Machbarkeitsstudie Machbarkeit von solarunterstützter Wärmenetze im Kanton St.Gallen Igor Mojic, Dr. Michel Haller
Das SPF stellt sich vor Ein Institut der Hochschule für Technik Rapperswil (HSR, FHO) Kompetenzzentrum für Solarenergie seit 35 Jahren (seit 1981) 38 Mitarbeiter, davon 24 af+e 95% über Drittmittel finanziert, ca. 1.5 Vollzeitstellen über HSR-Lehre Indoor Sonnensimulator am SPF A. Häberle Institutsleiter S. Brunold Stv. Institutsleiter A. Bohren Testing M. Haller Leiter af+e Ch. Biba Photovoltaik P. Gantenbein Thermodynamik 2
Einleitung International gewinnt die Fernwärme an Relevanz (z.b. Horizion 2020) Fernwärme und Solarwärme ergänzen sich sehr gut Im Sommer wird häufig Heizöl oder Gas verwendet Netzverluste haben einen grossen Anteil im Sommer Dänemark macht es vor! Solarthermie XL führt zu sehr tiefen Wärmepreisen (unter 5 ct/kwh) Quelle: www.arcon.dk 3
Einleitung Kann die Solarwärme auch in der Schweiz wirtschaftlich mit Fernwärme kombiniert werden? Kann Dänemark auch für die Schweiz ein Vorbild sein? Oder sind Freiflächen Anlagen ein No-Go? www.sunmark.com www.solar-district-heating.eu 4
Vorgehen Phase 1: Grobanalyse von vorhandenen Daten (Kanton St.Gallen) Phase 2: Telefonische und schriftliche Befragung von Wärmeverbund Betreibern Phase 3: Auswahl von 5 Wärmenetzen für detaillierte Untersuchung 5
Phase 1 - Grobanalyse Total Teilnahme abgesagt Keine Rückmeldung Wärmeverbund nicht geeignet Vertiefte Betrachtung sinnvoll Phase 1 Daten Energieagentur 43 - - 9 34 Phase 2 Betreiber kontaktiert 34 3 9 5 17 Phase 3 Vertiefte Untersuchung 17 2 5 2 8 z.b.: KVA Abwärme, Kleinstwärmenetze etc. 34 Wärmeverbünde interessant für Phase 2! (telefonische und schriftliche Befragung) 6
Phase 2 Befragung und Grobauslegung Nach der Befragung wurden 17 Wärmeverbünde von 34 energetisch ausgewertet Brutto-Wärmeertrag mit Polysun berechnet Grobauslegung der Kollektorfläche Energiebedarf Kollektorertrag 7
Phase 2 Übersicht der ersten Abschätzung Vereinfachungen: Idealer Speicher, ein Kollektortyp (Flachkollektor), Wetterdaten Mogelsberg Wärmelieferung und mit verfügbaren Dachflächen erreichbarer Deckungsgrad für 17 Wärmenetze 8
Phase 2 Übersicht der Kollektorfeldgrösse ORC Betriebsstunden auch im Sommer sehr hoch Solareinbindung nicht geeignet Interessant! auf verfügbaren Dachflächen installierbare Kollektorflächen für 17 Wärmenetze 8 Wärmenetze wurden für die Phase 3 in Betracht gezogen! (orange Balken) 9
Phase 3 Grundlagen Energieberechnung 1. Priorität: Bestimmung von Dachflächen in der Nähe der HZ 2. Priorität: Nahegelegene Freiflächen Dacheinteilung in mehrere Felder (Oberlichter, sonstige Störfaktoren) 10
Phase 3 Grundlagen Energieberechnung Berechnung auf Stundenbasis Wetterdaten für jeden Standort (aus Polysun) Speicher: Bestehende und Rohrnetz Maximale Speicher- und Netztemperatur 100 C bestimmt die Kollektoranzahl (pro Anlage) 11
Phase 3 Grundlagen Wirtschaftlichkeitsrechnung 5 Offerten verschiedener Hersteller (3 Vakuumröhren, 2 Flachkollektoren) 1 Offerte Flachkollektoren noch ausstehend Zinssatz = 3% Amortisationszeit = 25 Jahre Unterhaltskosten = 1% (bezogen auf die Investitionssumme) Stromverbrauch = 0.5% vom Solarertrag (Strompreis = 16.5 Rp/kWh) 12
CHF / kwp Phase 3 Anlagenkosten installiert Anlagenkosten, fertig Installiert 4000 Anlagenkosten gemäss Offerten 3000 2000 PV + Heizstab 1000 0 WV1 WV2 WV3 WV4 WV5 Min Durchschnitt Max 13
Rp/kWh Phase 3 Wärmegestehungskosten Ohne Subventionen, ohne «Dachnutzungskosten»! 30 25 20 15 10 5 0 Wärmegestehungskosten gemäss Offerten 150 kwp 190 kwp 850 kwp 190 kwp 930 kwp WV1 WV2 WV3 WV4 WV5 Min Durchschnitt Max 14
Rp/kWh Phase 3 Wärmegestehungskosten Mit und ohne Subventionen gemäss HFM: 1200 CHF + 500 CHF / kwp kwp berechnet mit höheren Temperaturen des Wärmenetzes (konservativ) 14 Wärmegestehungskosten gemäss "besten" Offerten 12 10 6.5 14 Rp/kWh 8 6 3 8 Rp/kWh 4 2 0 WV1 WV2 WV3 WV4 WV5 ohne Subvention mit Subvention 15
Schlussfolgerungen Vorläufige Resultate Von 43 Wärmeverbunden zeigen 19 kein oder wenig Interesse (keine Rückmeldung oder Absage) sind 8 für Solarwärme interessant 5 wurden genauer betrachtet (Ertragsberechnung und Offerten) Wärmegestehungspreise - abhängig von Anlagengrössen und lokalen Bedingungen sowie Offertsteller ohne Subventionen 6.5 14 Rp/kWh mit Subventionen nach HFM 3 8 Rp/kWh Bisher alle Berechnungen Aufdachanlagen, ohne zusätzliche Speicher Deckungsgrade 4 11 % Aussicht: Berechnung Freiflächenanlagen und Speicher höhere Deckungsgrade Veränderung der Preise möglich Resultate vorläufig / noch mit Vorsicht zu geniessen! 16
Ist der Kanton St. Gallen ein Prinz? 17
Dank Diese Machbarkeitsstudie wurde unterstützt durch: Bundesamt für Energie BFE, Bern Vielen Dank! 18