Solarthermie zur Einspeisung in das Nahwärmenetz der Gemeinden Neuerkirch und Külz Anlass: Datum, Ort: Referenten: 11. Solartagung RLP 09.12.2015, Umwelt-Campus Birkenfeld Marc Meurer, VG-Werke Simmern/Hunsrück Ulrich Schäfer, ibs Energie, Stromberg
Talstraße 21, 55442 Stromberg Tel.: 06724 / 60 19 777 Fax.: 06724 / 60 19 780 Kontakt: ulrich.schaefer@ibs-energie.de
Geographie VG Simmern mit Kreisstadt Bundesland: Rheinland-Pfalz Landkreis: Rhein-Hunsrück-Kreis 31 Ortsgden. u. Stadt Simmern 165,51 km² Fläche 18.139 Einwohner davon 7.600 in Stadt Simmern Mittelzentrum (Stadt Simmern) 36 % Waldfläche 52 % landwirtschaftliche Fläche http://www.rhein-hunsrueck.de/images/karten/rhein-hunsrueck-kreis.gif 11 % Siedlungs-/Verkehrs - Fläche 3
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Energieversorgung Region Simmern ERS Kommunaler Energiebetrieb Betriebssatzung: 01.08.2010 Neufassung: 19.12.2013 Daseinsvorsorge (z. B. Nahwärmeverbünde) 5
Aufgabe des kommunalen Energiebetriebes ERS Umstellung von fossiler auf erneuerbare Energie Dienstleister der Bevölkerung + Gemeinden Ermöglichung einer nachhaltigen und kostengünstigen Energieversorgung 6
Aktuelle Nahwärme-Projekte der ERS Nahwärmeversorgung Fronhofen Holzhackschnitzel, ohne fossile Spitzenlast Nahwärmeversorgung Neuerkirch-Külz Holzhackschnitzel + Solarthermie Nahwärmeversorgung Simmern Holzhackschnitzel + Blockheizkraftwerke 7
Nahwärmeversorgung Neuerkirch-Külz Ca. 143 Anschlussnehmer, 6.000 m Trasse, Wärmeabsatz: 3,1 Mio. kwh th /a Holzhackschnitzel: 2 Kessel mit 1.200 kw th gesamt 1.440 m² Solarthermie - Kollektorfläche Heizöl-Redundanz-Kessel Zeitplanung Ausschreibung: Winter 2014/2015 Beginn Arbeiten: Frühjahr 2015 Wärmelieferung: ab Frühjahr 2016 8
NWV Neuerkirch-Külz wirtschaftliche Parameter Investition: ca. 4.800.000,- davon Solarthermische Großanlage: ca. 700.000,- Finanzierung: KfW-Direktkredit inkl. Tilgungszuschuss, Förderprogramm Nr. 271, Erneuerbare Energien Premium Förderung durch das Land Rheinland-Pfalz: 480.000,- 9
Külz am Anfang der Diskussion: 3 kleine Wärmeinseln
Külz: Stand bei Abschluss der Studie Anfang 2013: Hauptstraße/Forstwies/Bieberner Str. 38 Interessenten In der Teichwies: 2 Interessenten, kein Vorschlag Bergwiese: 10 Interessenten Brückenstraße (nachgetragen) 5 Interessenten Summe: 55 Interessenten mit großen Lücken => Nahwärmeinseln mit Pellet-Lösungen Aktuell: Hauptstraße/Forstwies/Bieberner Str. 46 Interessenten Bergwiese/In der Teichwies: 34 Interessenten Brückenstraße 5 Interessenten Jetzt 85 Interessenten durch Lückenschlüsse => neues, zentrales Konzept auf der Basis von Hackschnitzeln.
Nahwärme Külz, Stand Anf. 2014
Neuerkirch am Anfang der Diskussion: Näher an Külz als an Neuerkirch!
Jahreskosten Neuerkirch alleine, ca. 65 Anschlüsse Betriebsjahr Preissteigerungsrate 3 %
Solarfeld Heizwerk Heizwerk
Konzeption der Wärmeerzeugungsanlage: Ziel: - 100% regenerative Versorgung (Holz und Sonne) - Bestmögliche Wirtschaftlichkeit Weg: - Differenzierte Abbildung der Abnahmestruktur im Netz - Konzeption einer Vollversorgung durch ein Holzheizwerk, bestehen aus zwei Holzkessel und den Solarspeichern durch Betriebssimulation - Auslegung der Solaranlage auf - Leitungsverluste + Warmwasserbedarf (Sommerfall) - wirtschaftlich optimierte Deckungsrate (Rest des Jahres)
Exkurs: Abnahmestruktur Feststellung des zeitliches Verlaufs der Wärmeabnahme Simulation mit täglichen Wetterdaten und differenzierten Tageslastgängen für unterschiedliche Nutzungen Wetterdaten anteiliger Lastprofil der Nutzung HGT HGT-Anteil Tagesverbrauch Uhrzeit % kwh/24h 00:00 01:00 02:00 03:00 * * 21:00 22:00 23:00 Mittwoch, 1. Januar 2014 Tageswert Donnerstag, 2. Januar 2014 Tageswert Freitag, 3. Januar 2014 Tageswert Samstag, 4. Januar 2014 Tageswert Sonntag, 5. Januar 2014 Tageswert Sa, So, Feiertag, Ferien Montag, 6. Januar 2014 Tageswert Dienstag, 7. Januar 2014 Tageswert Mittwoch, 8. Januar 2014 Tageswert Donnerstag, 9. Januar 2014 Tageswert Freitag, 10. Januar 2014 Tageswert Samstag, 11. Januar 2014 Tageswert Tagesverbrauch nach Lastprofil verteilt auf 24 h * * * * * * * * * * Samstag, 27. Dezember 2014 Tageswert Sonntag, 28. Dezember 2014 Tageswert Montag, 29. Dezember 2014 Tageswert Dienstag, 30. Dezember 2014 Tageswert Mittwoch, 31. Dezember 2014 Tageswert Jahresverbrauch wetterabhängig verteilt auf 365 Tagewerte geöffnet
Kumulierter Verlauf der Wärmelast Mindestlast
Leistung (kw) Pufferspeicher als Leistungsreserve ca. 5% der Wärmelieferung, gespeist aus Holzanlagen Holzkessel1+2 : ca. 85% der installierten Leistung ca. 95 % der Wärmelieferung abzüglich Solarernte Solarernte ca. 20% der Wärmearbeit Nutzungsstunden pro Jahr
Heizwerk Neuerkirch-Külz Wärme LKW Wärme ins Netz
Abnahmestruktur Holzkessel II Holzkessel I Solaranlage => Bestimmt die Wahl des Kollektortyps!
Solaranlagenertrag, solare Ernte - Ist die vorzugebende Größe (!) - Resultiert aus der Abnahmestruktur des Netzes - Kollektorcharakteristik muss zur Abnahmestruktur passen - Speichervolumen ist ein wichtiger Parameter - Die Kollektorfläche resultiert aus Simulation des konkreten Projektes (also nicht: gewünschter Anlagenertrag/SolarKeymark-Wert!)
Vakuum-Röhren vs. Flachkollektoren =>Leistungsunterschiede mit preiswerter Fläche kompensieren! Beispiel (Fiktiv!): Grundwärmebedarf Ertragsziel: 125,000 kwh/monat 1.000.000 kwh/a Grundwärmebedarf Ertragsziel: Solarernte roh jeweils 1 Mio kwh (Fläche unter den Kurven) CPC Vakuum Flachkollektor SolarKeymark WÜ 75 C 600 400 kwh/m²*a Fläche für 1.000.000 kwh/a 1667 2500 m² 125,000 kwh/monat 1.000.000 kwh/a Ertrag nur mit großen (Saison)speichern nutzbar! CPC Vakuum Flachkollektor SolarKeymark WÜ 75 C 600 400 kwh/m²*a Fläche für 1.000.000 kwh/a 1667 2500 m² Nutzbarer Mehrertrag der CPC-Vakuum-Röhren
Ausschreibung einer thermischen Solaranlage: Problem: Sehr vielfältiges Angebot mit extremer Streuung in Qualität und Leistung! Keine Funktionalausschreibung! Hilfsmittel: Solar Keymark
Wie bekommt man die richtige Solaranlage?
Kein Anlagenertrag! Kann zur Herstellung der Vergleichbarkeit von Kollektoren einer Bauart herangezogen werden Der Vergleich unterschiedlicher Bauarten ist nur bedingt möglich! Tipp: Quotient aus 75 C/50 C-Wert bilden => je größer der Wert, desto besser in der Übergangszeit!
+ Fördermittel!
In diesem Zusammenhang: Wichtige Regel für der strukturelle wirtschaftliche Stabilität einer Nahwärmeversorgung: Verbrauch Variable Kosten Variable Kosten => Arbeitspreis in ct/kwh Wärmeverbrauch * Arbeitspreis Betrieb Kapital Regie Fixe Kosten Fixe Kosten => Grundpreis in /kw*a Anschlusswert * Grundpreis Kostenseite Erlösseite Die Kostenstruktur formt die Preisstruktur!
30% weniger Verbrauch 30% Kostenersparnis Verbrauch >30% weniger Einnahmen Verbrauchsabhängige Einnahmen Defizit! Fixe Kosten Grundpreis
Wenn die solare Deckungsrate kleiner als die zu erwartende Schwankungsbreite des Wärmeabsatzes ist, können die kapitalgebundenen Kosten wie Verbrauchskosten kalkuliert werden => der Grundpreis muss nicht erhöht werden! Die Solaranlage ist wirtschaftlich, wenn die Kapitalgebundenen Kosten 30% weniger Verbrauch durch Einsparungen bei den Brennstoffkosten gedeckt werden => die Gesamtkosten werden durch die Solaranlage nicht erhöht! 30% Kostenersparnis Verbrauchskosten Verbrauch KapKo Solar 30% weniger Einnahmen Verbrauchsabhängige Verbrauchs- Einnahmen abhängige Einnahmen Ausgeglichen! Fixe Kosten Grundpreis Grundpreis
Exkurs: Ökologie Stäube aus Heizöl -57 %! Stäube aus Holz - Weniger Emissionen im Dorf
-44 %! + 36 %
Klimaschutz -94 %!
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!