Solare Prozesswärme für Industrie und Gewerbe Potential solarer Prozesswärme, Anwendungsgebiete und Integrationsmöglichkeiten Oldenburg, 30.06.2015 D. Ritter Universität Kassel Institut für Thermische Energietechnik 1
Warum solare Prozesswärme? Ziel: Anteil erneuerbare Energien an Wärmebereitstellung in Deutschland von 6 % (2006) auf 14 % (2020) steigern In 2014 erst 9,9 % erreicht, Zielerreichung ist nicht sicher Bisher ca. 75 % der erneuerbaren Wärme durch Biomasse und Biogas Signifikanter Ausbau Bioenergie unwahrscheinlich: Flächenkonkurrenz zur Lebensmittelproduktion Solarthermie, vor allem Prozesswärme, besonders wichtig, um Ziel noch erreichen zu können 2
Warum solare Prozesswärme? Großes Potential, in Industrie und Gewerbe, aber nur sehr wenige Anlagen realisiert Hohe solare Erträge durch Sommerlast in Gewerbe und Industrie, dadurch potentiell niedrigere Wärmepreise Neues Fördersegment seit August 2012, im April 2015 bestätigt Bis 50 % Förderung über BAFA / KfW für Anlagen ab 20 / 40 m² Zusätzlich Forschungsvorhaben zur Begleitung und Erschließung des neuen Marktes durch BMWi ermöglicht 3
Gliederung 1. Potential 2. Anwendungsgebiete 3. Fördermöglichkeiten 4. Begleitprojektvorhaben 4
Definition Solare Prozesswärme BAFA (Stand 15.08.2012) Solar bereitgestellte Wärme, die in Betrieben zur Herstellung, Weiterverarbeitung oder Veredelung von Produkten verwendet oder zur Erbringung einer Dienstleistung mit Prozesswärmebedarf genutzt wird (möglich ist auch eine anteilige Bereitstellung von Raumwärme und Warmwasser) Ausgenommen ist die solare Kühlung 5
Relevanz der Prozesswärme Verkehr 29% Haushalte 28% GHD 16% Industrie 27% (BMWi, 2010) Technischen Potential von gut 3% des industriellen Energiebedarfes (16 TWh/a) 20 % des Endenergieverbrauchs Stromverbrauch DE Trotzdem nur wenige Anlagen Solare Prozesswärmeförderung MAP: 50% als Anreiz für Investoren 6
Ermittlung des Technischen Potentials Theoretisches Potential Wärmebedarf < 250 C für ausgewählte Branchen 130 TWh/a - 60 % Effizienzmaßnahmen, betriebliche Gründe, Platzmangel Potential 52 TWh/a - 70 % angenommene durchschn. solare Deckungsrate von 30 % Potential 16 TWh/a Technisches Potential => Kollektorfläche 36 Mio. m² (bei 450 kwh/(m²*a)) 7
Geeignete Branchen 8
Potential für solare Prozesswärme in der EU 2014 0,9 Mio. m² neu installierte Kollektorfläche 18,4 Mio. m² insgesamt im Bestand 9
Gliederung 1. Potential 2. Anwendungsgebiete 3. Fördermöglichkeiten 4. Begleitprojektvorhaben 10
Besonderheiten Solare Prozesswärme Zu erwartender solarer Ertrag wird maßgeblich von Temperaturniveau und Lastprofil bestimmt Dächer von Industriehallen weisen häufig Defizite in der statischen Belastbarkeit auf, bzw. sind durch Dachaufbauten schlecht nutzbar Aufwand und Kosten für Einbindung der Wärme sehr variabel Solarthermie ist ein Fuel Saver, ersetzt keine konventionelle Kesselleistung 11
Was sind geeignete Prozesse? Zum Beispiel: Kesselzusatzwasser Vorerwärmung von Rohstoffen Reinigen und Waschen Pasteurisation und Sterilisation Oberflächenbehandlung Trocknen uvm. 12
nice to have must have Geeignete Anwendungen Hoher Wärmebedarf Niedriges Temperaturniveau (max. 100..150 C) Kontinuierlicher Verbrauch (in der Woche) Höchster Wärmebedarf in Sommer Wasser als Prozessmedium Vorhandene Speicher für Prozesse
Einbindung von Solarwärme
Integration auf Versorgungsebene - HW Solarwärme geht direkt in einen Heizkreis (Relativ) einfache Systemintegration Hohe Solltemperaturen, geringere solare Erträge
Integration auf Prozessebene Solarwärme wird direkt für Prozess(e) genutzt Höherer Aufwand bei der Integration, Unterschiedliche Systemkonzepte möglich Variable Solltemperaturen, höhere solare Erträge möglich
Bauarten von Solarkollektoren bis 80 C Flachkollektoren bis 120 C Vakuumröhren Hochleistungs- Flachkollektoren 120..250 C CPC-, Fresnel-, Parabolrinnenkollektoren
Verbesserte Flachkollektoren 80-120 C www.schueco.com www.solid.at (Source: E. Frank, SPF HSR)
CPC- und Vakuumröhrenkollektoren 80-120 C 120-250 C www.ritter-gruppe.com www.kollektorfabrik.de (Source: E. Frank, SPF HSR)
Parabolrinnen-, Fresnelkollektoren 120-250 C www.industrial-solar.de www.soltigua.com (Source: E. Frank, SPF HSR)
Gliederung 1. Potential 2. Anwendungsgebiete 3. Fördermöglichkeiten 4. Begleitprojektvorhaben 21
Fördermöglichkeiten Anlagen ab 20 m² über Innovationsförderung (BAFA) förderfähig bis zu 50 % Investitionskostenzuschuss seit Novelle keine Begrenzung der Kollektorfläche Anlagen ab 40 m² zusätzlich Förderung über KfW-Programm Erneuerbare Energien - Premium möglich Zinsgünstiger Kredit ab 1 % eff. Jahreszins 50 % Tilgungszuschuss Voraussetzungen > 50 % der Solarwärme für Prozesse Stand der Technik, im Zweifel Entscheidungen durch BAFA, KfW 22
Förderfähige Investitionskosten Planungskosten Solaranlage und Prozessanbindung Kollektoren mit Aufständerung und Unterkonstruktion Hydraulikbauteile Solarkreis, Speicher (max. 3 Stück) Anbindung an Prozess Mess- und Regelungstechnik für solare Prozesswärme Montage Was ist das (theoretische) Referenzsystem und welche Kosten entstehen hierfür? => nicht förderfähig 23
Bisherige Erkenntnisse aus Fördrung Gewerbe wird gut erreicht, Industrie weniger (Wärmepreise, Amortisationserwartungen, Entscheidungswege) Contacting kann attraktive Option für große Unternehmen sein Gründe Ablehnung formal: kein KMU, keine PW, zu klein, Fristen Eingereichte Unterlagen meist gut, bei technischen Anmerkungen sind Antragsteller sehr offen für Feedback 24
Gliederung 1. Potential 2. Anwendungsgebiete 3. Fördermöglichkeiten 4. Begleitprojektvorhaben 25
Ausgewählte Ziele des Vorhabens Ermittlung geeigneter Anwendungen für schnelle Markterschließung Entwicklung sinnvoller technischer Anforderungen/Anlagenkonzepte (bisherige Erfahrungen, Analyse realisierter und geplanter Anlagen) Erstellung von Hilfsmitteln zur Fehlervermeidung (vorangegangene Projekte, Planung, Installation und Betrieb der MAP Anlagen) Verbreiten von Informationen (Schulungen und Material) mit gewonnenen Erkenntnissen für wichtige Marktakteure 26
Informationen und Hilfestellungen Hilfsmittel für Planung, Installation, Betrieb zur Vermeidung wiederholt auftretender Fehler bis Ende 2015 Leitfaden zur Machbarkeitsabschätzung (SolFood) zur Unterstützung bei der Markterschließung Erste Anlaufstelle für Antragsteller sind das BAFA bzw. die KfW Unterstützung von BAFA und KfW bei komplexen Anträgen 27
Angebot an potentielle Antragsteller Bei technischen Fragen, besteht die Möglichkeit das Fachgebiet Solarund Anlagentechnik der Universität Kassel zu kontaktieren Detailliertes Langzeitmonitoring von drei ausgewählten Anlagen Analyse der Nutzwärmeerträge von Anlagen 100 m² als Indikator für Anlagenqualität und für Optimierungsvorschläge Darüber hinaus kostenlose weiterführende Analyse der Anlage möglich, wenn ausreichende Messtechnik und Datenaufzeichnung vorhanden Vielen Dank für die Aufmerksamkeit Kontakt: d.ritter@uni-kassel.de 28