SO-PRO Solarthermie in industriellen Prozessen BERICHT WORKSHOP I Titel: Datum & Ort: Veranstalter: Teilnehmerzahl: Grundlagen und Ansätze zur Systemintegration 9. März 2010, ZukunftsZentrumZollverein in Essen GERTEC Ingenieurgesellschaft 28 Teilnehmer (inkl. 5 Referenten) Zusammenfassung Der erste Workshop zum Thema Solarthermie in industriellen Prozessen in der Projektregion Nordrhein-Westfalen stieß auf großes Interesse. Vertreter aus allen Marktteilnehmergruppen, die Interesse an dieser noch kaum etablierten Technik waren vertreten: potenzielle Nutzer Hersteller Installateure Planer Energieversorger Vertreter von Interessensverbänden Aufgrund der heterogenen Zusammensetzung der Teilnehmergruppe konnte ein reger Austausch zwischen den Workshopteilnehmern stattfinden und eine erste Annährung an die Chancen und Risiken für Solarthermie in industriellen Prozessen aus Sicht der jeweiligen Marktteilnehmergruppen erarbeitet werden. Zur Einführung in die jeweiligen Diskussionsthemen wurden Impulsreferate zu verschiedenen technischen Fragestellungen gehalten: Technische Möglichkeiten und Potenziale für solare Prozesswärme Dipl.-Ing. Thomas Tech, GERTEC Ingenieurgesellschaft, Essen Planungsleitfäden für den Einsatz solarer Prozesswärme Dipl.-Ing. Stefan Heß, Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme, Freiburg Erfahrungsbericht aus dem Planungsprozess einer bestehenden solaren Prozesswärmeanlage in NRW Dipl.-Ing. Benjamin Fritz, PRIOGO AG, Zülpich Die alleinige Verantwortung für den Inhalt dieser Publikation liegt bei den AutorInnen. Sie gibt nicht unbedingt die Meinung der Europäischen Gemeinschaften wieder. Die Europäische Kommission übernimmt keine Verantwortung für jegliche Verwendung der darin enthaltenen Informationen.
Des Weiteren wurden für künftige Workshops Themen gesammelt, zu denen nach Meinung der Teilnehmer ein erhöhter Informationsbedarf besteht. Als Veranstaltungszeitraum für den nächsten Workshop ist KW 23 vorgesehen. Das Thema der Veranstaltung wird Neue Finanzierungsmodelle sein. Ziele und wichtigste Programmpunkte der Veranstaltung Ziel der Veranstaltung war es, folgende Punkte im Dialog mit den Teilnehmern zu erarbeiten, bzw. zu beantworten: Abfrage der Erwartungen der anwesenden Teilnehmer an den Workshop, zur genaueren Definition der Beweggründe zur Teilnahme an der Veranstaltung. Abfrage des aktuell größten Informationsbedarfs aus Sicht der Teilnehmer im Bezug auf das Thema Solarthermie in industriellen Prozessen. Dabei wurden alle in Frage kommenden bzw. vom Thema tangierten Bereiche mit einbezogen. Wo sehen die Workshopteilnehmer aktuell die größten Hindernisse für die Umsetzung solarthermischer Anlagen in der Industrie? In welchen Bereichen werden vorwiegend technisch umsetzbare und wirtschaftlich sinnvolle Anwendungen für Solarthermie in industriellen Prozessen gesehen? Bereitstellung der Checklisten für Entscheidungsträger im momentanen Ausarbeitungsstand für Rückmeldungen bezüglich ihrer Inhalte, ihrer Verständlichkeit, Aussagekraft und Benutzerfreundlichkeit. Allgemeiner Austausch zum momentanen Stand der Planungsleitfäden für drei SO- PRO-Anwendungen welche Anwendungen werden vorwiegend als sinnvoll erachtet, welche Prozesse kommen besonders häufig vor,... Fazit und Erkenntnisse (basierend auf dem Input der verschiedenen Marktteilnehmergruppen) Aus den Gesprächen mit den Workshopteilnehmer wurde unter anderem ersichtlich, dass Hersteller und Installateure die Schwierigkeit sehen, mit Gewerbe und Industrie bezüglich einer solarthermischen Anlage für Prozesswärme ins Gespräch zu kommen. Hier wäre es von Nutzen, eine Strategie zu erarbeiten, wie für die Ansprache und Kontaktaufnahme potenzieller Nutzer aus dem Bereich Gewerbe und Industrie Instrumente geschaffen werden können, die einen direkten Austausch zwischen Hersteller bzw. Installateur und potenziellem Nutzer ermöglicht, bzw. vereinfacht. Hinzu kommt die Tatsache, dass vor der Einbindung einer solarthermischen Anlage in einen Produktionsprozess die gesamte energetische Situation des Unternehmens und seiner Die alleinige Verantwortung für den Inhalt dieser Publikation liegt bei den AutorInnen. Sie gibt nicht unbedingt die Meinung der Europäischen Gemeinschaften wieder. Die Europäische Kommission übernimmt keine Verantwortung für jegliche Verwendung der darin enthaltenen Informationen.
Energieversorgung geprüft und ggf. optimiert werden muss. Dies übersteigt jedoch das Leistungsbild und die Leistungsfähigkeit eines Herstellers oder Installateurs erheblich und könnte ggf. auch für deren Interessen konträre Ergebnisse liefern. Die Umsetzung anderer Energieeffizienzmaßnahmen könnten unter Umständen sinnvoller sein, als die Einbindung einer solarthermischen Anlage. Auf der Anwenderseite wird bemängelt, das bei Interesse zum Thema Solarthermieeinbindung im eigenen Unternehmen, nicht klar ist, an welche Stelle man sich wenden kann, um sich zum Thema Solarthermie informieren zu können und den eigenen Prozessablauf auf Eignung prüfen zu lassen. Das Vorhandensein einer zentralen Anlaufstelle wäre hilfreich, um eine erste Kontaktaufnahme zwischen Nutzer und Planer, Hersteller und Installateur zu ermöglichen und hierüber eine Beratung des Interessenten in die Wege zu leiten. Die alleinige Verantwortung für den Inhalt dieser Publikation liegt bei den AutorInnen. Sie gibt nicht unbedingt die Meinung der Europäischen Gemeinschaften wieder. Die Europäische Kommission übernimmt keine Verantwortung für jegliche Verwendung der darin enthaltenen Informationen.
Fotos der Veranstaltung Fotoauswahl Workshop I am 9. März 2010 Die alleinige Verantwortung für den Inhalt dieser Publikation liegt bei den AutorInnen. Sie gibt nicht unbedingt die Meinung der Europäischen Gemeinschaften wieder. Die Europäische Kommission übernimmt keine Verantwortung für jegliche Verwendung der darin enthaltenen Informationen.
SO-PRO Solarthermie in industriellen Prozessen - Workshop I: Grundlagen und Ansätze zur Systemintegration Datum: 9. März 2010 Moderation: GERTEC Ingenieurgesellschaft, Essen Klaus Kottsieper Tel: 02 01-245 64 53 Mail: klaus.kottsieper@gertec.de Programm 8:45 Uhr Eintreffen der Teilnehmer 9:00 Uhr Begrüßung der Workshopteilnehmer Abfrage der Interessen und Erwartungen der Teilnehmer an den Workshop Klaus Kottsieper - Gertec Ingenieurgesellschaft, Essen 9:15 Uhr Projektvorstellung SO-PRO Solar Process Heat Inhalte und angestrebte Ziele des EU-Projekts für die Region NRW Heli Kasa - Gertec Ingenieurgesellschaft, Essen 9:30 Uhr Technische Möglichkeiten und Potenziale für solare Prozesswärme Möglichkeiten und Grenzen der Solarthermie-Einbindung in moderne Produktionsprozesse Thomas Tech - GERTEC Ingenieurgesellschaft, Essen Diskussion 10:15 Uhr Kaffeepause 10:30 Uhr Planungsleitfäden für den Einsatz solarer Prozesswärme Praktische Lösungsansätze zur Integration solarer Prozesswärme in Produktionsprozessen Stefan Heß, Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme ISE, Freiburg Diskussion 11:15 Uhr Erfahrungsbericht zur Planung und Umsetzung einer bestehenden Prozesswärmeanlage in NRW Feinkost Merl in Brühl Benjamin Fritz, Priogo AG, Zülpich Diskussion 12:00 Uhr Ausblick auf den nächsten SO-PRO-Workshop im Juni 2010 Klaus Kottsieper - Gertec Ingenieurgesellschaft, Essen 12:30 Uhr Ausklang der Veranstaltung bei einem gemeinsamen Mittags-Imbiss Die alleinige Verantwortung für den Inhalt dieser Publikation liegt bei den AutorInnen. Sie gibt nicht unbedingt die Meinung der Europäischen Gemeinschaften wieder. Die Europäische Kommission übernimmt keine Verantwortung für jegliche Verwendung der darin enthaltenen Informationen.
Solarthermie in industriellen Prozessen Agenda 9:15 Uhr Projektvorstellung SO-PRO Solar Process Heat Heli Kasa - Gertec Ingenieurgesellschaft, Essen 9:30 Uhr Technische Möglichkeiten und Potenziale für solare Prozesswärme Thomas Tech - GERTEC Ingenieurgesellschaft, Essen 10:15 Uhr Kaffeepause 10:30 Uhr Planungsleitfäden für den Einsatz solarer Prozesswärme Stefan Heß, Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme ISE, Freiburg 11:15 Uhr Erfahrungsbericht zur Planung und Umsetzung einer bestehenden Prozesswärmeanlage in NRW Benjamin Fritz, Priogo AG, Zülpich 12:00 Uhr Ausblick auf den nächsten SO-PRO-Workshop im Juni 2010 Klaus Kottsieper - GERTEC Ingenieurgesellschaft, Essen 12:30 Uhr Ausklang der Veranstaltung bei einem gemeinsamen Mittags-Imbiss 1
Solarthermie in industriellen Prozessen SO-PRO Solar Process Heat Solarthermie in industriellen Prozessen Ein Projekt im Rahmen des Programms Intelligente Energie Europa Heli Kasa GERTEC Ingenieurgesellschaft Martin-Kremmer-Str. 12 45327 Essen SO-PRO Solare Prozesswärme in industriellen Prozessen Workshop I 9. März 2010 in Essen 2
Solarthermie in industriellen Prozessen Das Projekt SO-PRO - Eckdaten EU-Projekt unter dem Programm IEE (Intelligent Energy - Europe) Co-Finanzierung durch das Ministerium für Wirtschaft, Mittelstand und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen Projektlaufzeit: Juni 2009 bis September 2011 (28 Monate) 7 Projektpartner aus 5 europäischen Ländern Koordination Europa: Koordination Nordrhein-Westfalen: O.Ö. Energiesparverband (Oberösterreich) GERTEC Ingenieurgesellschaft, Essen Ziel: Entwicklung eines Marktes für Solarthermie in industriellen Prozesswärme in den mitwirkenden Partnerregionen Initiierung und Unterstützung von 2 Pilotprojekten in jeder Partnerregion Zielgruppe: potenzielle Nutzer, Planer, Installateure, Hersteller, Energiedienstleister, Multiplikatoren 3
Solarthermie in industriellen Prozessen Organisation des Projekts Europäische Projektpartner - 6 regionale Partner aus 5 europäischen Ländern - 1 wissenschaftlicher Partner Land beteiligte Region Projektpartner Aufgabe 1 Österreich Oberösterreich O.Ö. Energiesparverband Projektkoordination Regionaler Partner 2 Deutschland Nordrhein-Westfalen GERTEC Ingenieurgesellschaft Regionaler Partner 3 Deutschland Sachsen Sächsische Energieagentur Regionaler Partner 4 Spanien Kastilien und Madrid ESCAN Regionaler Partner 5 Tschechische Republik Südböhmen Energie Centrum Ceské Budejovice Regionaler Partner 6 Slowenien Maribor Energieagentur Podravje Regionaler Partner 7 Deutschland Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme Wissenschaftlicher Partner 4
Solarthermie in industriellen Prozessen Projektinhalte Bisherige Projektaktivitäten Regionale Bestandsaufnahme geeigneter Branchen Energieanalyse in 15 Unternehmen Untersuchung der Produktionsprozesse im Hinblick auf deren Eignung für die Einbindung von Solarthermie Auswahl von 3 prioritären Prozessen als Grundlage für die Erarbeitung von Planungsleitfäden für die Einbindung von Solarthermie (ISE) 5
Solarthermie in industriellen Prozessen Projektinhalte Aktuelle Projektaktivitäten Erarbeitung von Planungsleitfäden für die Einbindung von Solarthermie in drei unterschiedlichen Prozessanwendungen Reinigen und Waschen Beheizung von Bädern Trocknen Erarbeitung einer Checklisten für Entscheidungsträger Entwicklung eines Arbeitsplanes (roadmap) für neue Finanzierungsmodelle Start der Regionalen Kampagne für solare Prozesswärme in NRW 6
Solarthermie in industriellen Prozessen Projektinhalte Künftige Projektaktivitäten April 2010 Juni 2010 September 2010 Dezember 2010 Internationaler Workshop Technische Einbindung Workshop Neue Finanzierungsmodelle Initiierung Pilotprojekte in NRW Workshop III Januar 2011 August 2011 September 2011 Schulungskurs für Technische Fachkräfte Regionale Fachkonferenz Workshop IV 7
Solar Prozesswärme in der Industrie Möglichkeiten und Grenzen der Solarthermie- Einbindung in moderne Produktionsprozesse Dipl.-Ing. Thomas Tech GERTEC Ingenieurgesellschaft Martin-Kremmer-Str. 12 45327 Essen SO-PRO Solare Prozesswärme in industriellen Prozessen Workshop I 9. März 2010 1
Solares Strahlungsangebot Solar Prozesswärme in der Industrie Potenziale in der Region NRW Räumliche Verteilung der Globalstrahlungssumme im Winterhalbjahr in Nordrhein-Westfalen: 200 280 kwh/m² Quelle: Solaratlas der Energieagentur NRW 2
Solar Prozesswärme in der Industrie Solares Strahlungsangebot Potenziale in der Region NRW Räumliche Verteilung der Globalstrahlungssumme im Sommerhalbjahr in Nordrhein-Westfalen: 700 780 kwh/m² Globalstrahlungssumme NRW im Jahresmittel: 930 1.010 kwh/m² Quelle: Solaratlas der Energieagentur NRW 3
Solar Prozesswärme in der Industrie Solartower Jülich 4
Solar Prozesswärme in der Industrie Technologien Arten und Bauformen von Solarkollektoren im Nieder- und Mitteltemperaturbereich Luftkollektor Flachkollektor Vakuumkollektor Quelle: Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie e.v. 5
Solar Prozesswärme in der Industrie Grundlagen Für die Einbindung solarer Wärme geeignete Branchen Getränkeherstellung Brauereien Lebensmittelherstellung Oberflächenveredelung Lackierereien Textilverarbeitung Chemische Industrie Betonfertigteilindustrie Niedertemperatur-Prozesse 6
Solar Prozesswärme in der Industrie Grundlagen Für die Einbindung solarer Wärme geeignete Prozesse: Waschen Reinigen Trocknen Entfetten Vorwärmen In industriellen Prozessen können Luft, Wasser und Wasserdampf als Wärmeträger eingesetzt werden Quelle: Weiss, W., Erneuerbare Energien S. 4, 03-2005 7
Anwendungen solare Prozesswärme Solar Prozesswärme in der Industrie Mögliche Anwendungen verschiedener Kollektorarten aufgrund ihrer Arbeitstemperaturen Quelle: Müller, T., AEE Intec, Forschungsforum 04/2003, Institut für nachhaltige Technologien, Gleisdorf 2003 8
Solar Prozesswärme in der Industrie Systemkonzepte für die Integration solarthermischer Anlagen Planungsschritte Erhebung des Ist-Zustandes der Wärmeproduktion im Betrieb Aufzeigen möglicher Energieeinsparpotenziale Auslegung der solarthermischen Anlage, angepasst an die ggf. verbesserte Energiesituation des Unternehmens Wesentliche Aspekte der Einbindung Auslegungsziel der Solaranlage Einkopplung in das vorhandene System Art der Wärmeübertragung in den Prozess 9
Solar Prozesswärme in der Industrie Systemkonzepte für die Integration solarthermischer Anlagen Systemarten im Prozess Offene Systeme - gesamtes Prozesswasser wird erwärmt und in Form von Abwasser abgeführt Geschlossene Systeme - erwärmtes Prozesswasser wird im System wieder rückgeführt Die solar erzeugte Wärme kann an verschiedenen Punkten des Prozesses eingekoppelt werden im Warmwassersystem zur Vorwärmung des Kaltwasserzulaufs im Prozessrücklauf 10
Solar Prozesswärme in der Industrie Systemkonzepte für die Integration solarthermischer Anlagen Deckungsgrad der solarthermischen Anlage Anlagen mit niedrigem Deckungsgrad - alle solaren Gewinne sollen im Prozess angewendet werden - kein Produktion überschüssiger Wärme - geeignet für kontinuierlich betriebene Prozesse und für Prozesse mit einem Wärmebedarf deutlich oberhalb der solaren Gewinne Anlage mit hohem Deckungsgrad - geeignet für diskontinuierlich betriebene Prozesse - solare Gewinne der Stillstandzeiten können gespeichert und bei Bedarf abgerufen werden 11
Solar Prozesswärme in der Industrie Systemkonzepte für die Integration solarthermischer Anlagen Wärmeaustauschsysteme System ohne Wärmespeicher 1. Direkter Wärmeaustausch - Prozessmedium läuft direkt durch den Kollektor und wird dort erwärmt - Prozessmedium darf hierfür nicht korrosiv sein und es darf keine Frostgefahr bestehen Quelle: AEE Intec 12
Solar Prozesswärme in der Industrie Systemkonzepte für die Integration solarthermischer Anlagen Wärmeaustauschsysteme System ohne Wärmespeicher 2. Zweikreissystem - erwärmtes Medium aus dem Solarkreislauf gibt Wärme über einen Wärmetauscher an den Prozess ab - bei korrosiven Medien oder anderen Medien als Wasser anwendbar - Frostsicherheit Quelle: AEE Intec 13
Solar Prozesswärme in der Industrie Systemkonzepte für die Integration solarthermischer Anlagen Wärmeaustauschsysteme System mit Wärmespeicher 3. Indirekter Wärmeaustausch + Speicher - Zweikreissystem - solare Wärme wird gespeichert und kann bei Bedarf abgerufen werden Quelle: AEE Intec 14
Investitionskosten Solarthermie Solar Prozesswärme in der Industrie Kosten Anlage > 1.000 m²: 450-600 EUR/m² BKF + MwSt. < 100 m²: inklusive: bis zu 800 EUR/m² BKF + MwSt. Montage, Anschlussset, Regelung und Fernüberwachung, Planungskosten, Unterkonstruktion, Rohre und Isolierung, Speichertechnik, Pumpen und Ventile 15
Wärmekosten Solarthermie Solar Prozesswärme in der Industrie Wärmekosten der solaren Wärme = f (Kollektorpreis, Ertrag) 18 16 14 Wärmekosten ct/kwh 12 10 8 6 4 2 400 kwh/m2 450 kwh/m2 500 kwh/m2 550 kwh/m2 0 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 Kosten/m2 16
Solar Prozesswärme in der Industrie Fördermöglichkeiten progres.nrw BAFA KfW Zuschuss für thermische Solaranlagen zur Erzeugung solarer Prozesswärme 300 /m² installierter Kollektorfläche (max. 30% der Investitionssumme) Zuschuss für Prozesswärmeanlagen bis 40m² Kollektorfläche Basisförderung 105 EUR/m² diverse Bonusförderungen möglich Innovationsförderung 210 EUR/m² Zuschuss für Prozesswärmeanlagen ab 40m² Kollektorfläche Zinsgünstige Kredite und Tilgungszuschüsse von bis zu 30% Für Speichermedien ab einer Größe von 20m³ wird ein Zuschuss von 250EUR/m³ Speichervolumen gewährt 17
Solar Prozesswärme in der Industrie CO 2 -Reduzierung Vermeidung von CO 2 aus - Erdgas: ca. 315 g/kwh ca. 173 kg/m2a - Erdöl: ca. 445 g/kwh ca. 244 kg/m2a - Strom: ca. 630 g/kwh ca. 347 kg/m2a 18
Solar Prozesswärme in der Industrie Fazit Einbindung solarer Wärme in Industrieprozesse technisch möglich Hohe Umwelt- / CO 2 -Entlastung erzielbar Langfristige feste Wärmekosten Wirtschaftlichkeit abhängig von - Ertrag - Investitionsbedarf - Förderung - Preis des substituierten Energieträgers - Effizienz (Nutzungsgrad) der vorhandenen konventionellen Wärmeerzeugung 19
Praktische Lösungsansätze zur Integration von Solarwärme in Produktionsprozesse Aktueller Stand der Planungsleitfäden im Projekt SO-PRO Stefan Heß, Dipl.-Ing (FH) Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE Round Table 1, NRW Essen, 09. März 2010 www.ise.fraunhofer.de Fraunhofer ISE
Agenda Solare Prozesswärme: Potential und Hemmnisse Allgemeines zur Integration von Solarwärme in Produktionsprozesse Stand der Planning Guidelines in SO-PRO Hilfreiche Projekte und Planungstools Fraunhofer ISE
Solare Prozesswärme: Potential und Hemmnisse ca. 20 % des deutschen und europäischen Endenergiebedarfs entfallen auf industrielle Prozesswärme ca. 1/3 dieser Energie kann bei Temperaturen unter 100 C bereitgestellt werden (ECOHEATCOOL Workpackage 1: The European Heat Market, Euroheat & Power, IEE Altener 2007) Aber: Im Jahr 2008 wurden weltweit erst ca. 90 Anlagen gezählt (incl. Hallenheizung) (IEA-Task 33/IV: Solar Heat for Industrial Processes) Hemmnisse sind: Finanzielle Einschränkungen (Amortisationszeit < 5 Jahre) Komplexe Systemintegration, hoher Planungsaufwand, fehlende Prozesskenntnis Vorrang Energieeffizienz (BMWi: Endenergieverbrauch in Deutschland nach Anwendungsbereichen, 2009) Fraunhofer ISE
Agenda Solare Prozesswärme: Potential und Hemmnisse Allgemeines zur Integration von Solarwärme in industrielle Prozesse Stand der Planning Guidelines in SO-PRO Hilfreiche Projekte und Planungstools Fraunhofer ISE
Systematisches Vorgehen Analyse des Ist-Zustandes Bauliche Gegebenheiten Dachfläche: Ausrichtung, Verschattung, Statik, Entfernungen, Zugänglichkeit Platz für weitere Komponenten der Solaranlage Charakteristika der Prozesse Lastprofile der thermischen Verbraucher in Tages-, Wochen- und Jahresform Erstellung eines groben Prozessschemas mit Ein- und Austrittstemperturen Konventioneller Wärmeerzeuger: Nennleistung und Energieträger Prüfung von Energieeffizienzmaßnahmen Zustand der Wärmedämmung der heißen Anlagenteile Gibt es bereits Wärmerückgewinnung, wo wäre sie sinnvoll (z.b. Pinch-Analyse)? Gibt es Prozesse, bei denen Wärmerückgewinnung unwirtschaftlich ist? Konzept für Integration einer Solaranlage Kombination von Energieeffizienz und Solarthermie Fraunhofer ISE
Grundregeln: Systemintegration und Anlagentechnik Vorwärmprozesse mit niedrigen Temperaturniveaus oft vielversprechend Empfehlung: Messung von Leistung sowie Vor- und Rücklauftemperatur über einen typischen Produktionszyklus, Bestimmung von Schwankungen Last möglichst kontinuierlich, mindestens 5 Tage / Woche Produktionsstillstände (z.b. Betriebsferien im Sommer) beschränken Kollektorfläche, Speichervolumen und Deckungsgrad Stillstand der Solaranlage vermeiden (Belastung der Komponenten und Verringerung von Systemertrag und Wirtschaftlichkeit der Anlage) Einfache Systemtechnik, möglichst Einbindung ohne zusätzlichen Speicher Für Vorwärmung Einsatz von Flachkollektoren, über 60 C Prüfung, ob Vakuumröhren wirtschaftlicher (in der Regel ab ca. 70 80 C der Fall) Bei großen Volumen des Solarspeichers Beladung über externe Plattenwärmetauscher zur Gewährleistung der thermischen Schichtung Fraunhofer ISE
Agenda Solare Prozesswärme: Potential und Hemmnisse Allgemeines zur Integration von Solarwärme in industrielle Prozesse Stand der Planning Guidelines in SO-PRO Hilfreiche Projekte und Planungstools Fraunhofer ISE
SO-PRO Planning Guidelines : Ziele und Anforderungen Ziele: Auswahl und Beschreibung von 3 häufigen Prozesswärme- Anwendungen mit hohem Potential Erarbeitung von Auslegungsrichtlinien für ST-Integration Zielgruppe: Solarfirmen, spezialisierte Planer und Forscher Anforderungen: Kurze, praxisorientierte Dokumente Ermöglichen eigenständige Auslegung und Planung von ST-Anlagen für die spezifischen Prozesse Europäische Version (engl.) und regionale Versionen Fraunhofer ISE
Planning Guidelines : Identifizierte Anwendungsfelder Wasch- und Reinigungsprozesse Beheizen bzw. Vorwärmen von Bädern und Behältern (incl. Vorwärmung Dampfprozesse) Trocknungsprozesse Fraunhofer ISE
Wasch- und Reinigungsprozesse Offenes System ohne Wärmerückgewinnung Häufig in Lebensmittel- und Textilindustrie Reinigung von Produktionsstätten Oft diskontinuierlich mit hohen Schüttleistungen Oft wird das Wasch- oder Reinigungsmedium verbraucht, keine Wärmerückgewinnung Als Vorwärmung mit niedrigem Deckungsgrad gute Wirtschaftlichkeit möglich Waschlösungen mit geringer Verunreinigung können filtriert werden (teilweise Wärme- und Stoffrückgewinnung möglich) Achtung: Waschstraßen häufig mit interner Wärmerückgewinnung Geschlossenes System mit Wärme- und Stoffrückgewinnung Systemkonzepte aus: W. Weiss et al.: Generic Systems, IEA-Task 33/V, 2005 Fraunhofer ISE
Beheizen/Vorwärmung von Bädern/Behältern Direkte Einkopplung parallel zur Nachheizung Prozessdampf Enthärtetes Zusatzwasser Vorwärmung enthärteten Zusatzwassers in teilweise offenen Dampfprozessen Dampf, der vom Prozess verbraucht wird Häufig in Lebensmittel- und chemischer Industrie, Oberflächenbehandlung Oft kann Prozess selbst (z.b. galvanisches Bad) als Speicher dienen Zur Behältererwärmung sind beide Systemkonzepte wie unter Wasch- und Reinigungsprozesse genannt, möglich Bei teilweise offenen Dampfprozessen (z.b. Wäschereien) und Dampfprozessen ohne Kondensatrückführung solare Vorwärmung des enthärteten Zusatzwassers vor thermischer Entgasung möglich Achtung: Economizer, Abgaskondensator und andere Effizienzmaßnahmen haben Vorrang Systemkonzepte aus: W. Weiss et al.: Generic Systems, IEA-Task 33/V, 2005 Fraunhofer ISE
Trocknungsprozesse Offenes System mit solarer Vorwärmung Verbrennungsluft Wärmeträger in der Regel Luft, Konvektionstrocknung, Luftkollektoren In vielen Industriezweigen verbreitet, Verdampfen von Wasser energieintensiv Wasser führende Kollektoren in Systemen wie unter Wasch- und Reinigungsprozesse genannt, möglich Direkte Vorwärmung von Umgebungsluft vielversprechend Teilweise Hallenheizung möglich Achtung: Infrarot-Trockner bzw. Oberflächentrocknung (bestimmte Atmosphären möglich) oder Gefrier-Trockner (Sublimation) können Alternative zu Konvektionstrocknern sein Geschlossenes, paralleles System ohne Solar-Wärmetauscher Systemkonzepte aus: W. Weiss et al.: Generic Systems, IEA-Task 33/V, 2005 Fraunhofer ISE
Nächste Schritte Planning Guidelines Identifikation sehr typischer Prozesse ( Priority Applications ) in den 3 Anwendungsfeldern mit Bestimmung repräsentativer Lastprofile Auswahl von 1-2 Systemkonzepten je Anwendungsfeld zur Solarwärmeintegration Erstellung von Nomogrammen, z.b. Systemertrag als Funktion von Kollektorfläche und Speichervolumen (Auf Nennleistung einer Flaschenreinigungsmaschine bezogen. Aus: PROCESOL II: http://www.aee-intec.at/0uploads/dateien124.pdf) Fraunhofer ISE
Agenda Solare Prozesswärme: Potential und Hemmnisse Allgemeines zur Integration von Solarwärme in industrielle Prozesse Stand der Planning Guidelines in SO-PRO Hilfreiche Projekte und Planungstools Fraunhofer ISE
Informationen zu solarer Prozesswärme Laufende Projekte: IEE-Projekt So-Pro: http://www.solar-process-heat.eu/ BMU-Projekt SOPREN, Uni Kassel Kollektorentwicklung, z.b. BMU-Projekt RefleC, Wagner & Co. + Fraunhofer ISE Bereits abgeschlossene Projekte mit veröffentlichten Ergebnissen: IEA-Task 33/IV SHIP: http://www.iea-shc.org/task33/ Process heat collectors Heat integration in industries Matrix of industrial process indicators IEE-Projekt Einstein: http://www.iee-einstein.org/ Projektberichte: PROCESOL II: http://www.aee-intec.at/0uploads/dateien124.pdf PROMISE: http://www.nachhaltigwirtschaften.at/nw_pdf/0401_promise.pdf POSHIP: http://www.solarpaces.org/library/docs/poship_final_report.pdf Fraunhofer ISE
Thema: Solarthermie Anlage Merl Referent: Dipl. Ing. Benjamin Fritz
Edmund Merl GmbH & Co. KG
Motivation Viel Warmwasser benötigt Ziel: Keine Trinkwasserspeicher -> frisches Warmwasser bei Bedarf Nachhaltige Energieerzeugung Progress.nrw Förderung macht das Projekt attraktiv Entkoppelung von steigenden Energiepreisen
Presse / Kommentare Wir freuen uns sehr, dass uns die Landesregierung auf diese Weise bei unserem Vorhaben unterstützt, unsere Arbeitsprozesse noch umweltfreundlicher zu gestalten. Dieses Thema hat für uns seit langem einen hohen Stellenwert, so Junior-Chefin Susanne Merl Die Firma Merl ist mit dem geplanten Solarprojekt Vorbild bei der Markteinführung neuer Energietechniken, sagte Ministerin Christa Thoben. Erste Anlage in der Region Erste Anlage in NRW in der Lebensmittelbranche
Kennzahlen zur Anlage Anlagentyp: Flachkollektoren Kollektorfläche: 568 m² Speichervolumen: 30.000L Leistung: 398 kw Temperaturniveau: bis 60 C Solarer Deckungsgrad: 40 % CO 2 -Einsparung: 103.336 kg/a Inbetriebnahme: 2010 Förderung: 90.000 Investitionsvolumen: 297.000
Anteil der Solarenergie am Energieverbrauch
Energiebilanz Schema
Anlagenschema
Hydraulikschema
Solarkollektor
Objekt- Schichtlademodul hoher Solarertrag durch schichtweise Beladung des Pufferspeichers optimaler Systemwirkungsgrad energiesparende, drehzahlgeregelte Ladepumpe Frostschutzfunktion durch Bypassleitung im Solarkreis wärmegedämmtes Gehäuse inkl. Wärmemengenzähler im Sekundärkreis
Objekt Frischwassermodul Warmwassertemperaturregelung mit Verkalkungsschutz schnellste Reaktionszeiten ohne Über- bzw. Unterschwingen der voreingestellten Zapftemperatur energiesparende, drehzahlgeregelte Lade- und Zirkulationspumpe wärmegedämmte Komponenten wirtschaftlich und sicher ohne Legionellenprobleme
Umfassendes Know-how für Energie-Gewinner Die Gründer der PRIOGO AG Benjamin Fritz und David Muggli besitzen gemeinsam bereits 20 Jahre Erfahrung in der Solarwirtschaft. Das ist sehr selten in dieser Branche. Ihr breitgefächertes theoretisches und praktisches Knowhow ergänzt sich perfekt. Benjamin Fritz und David Muggli Werden Sie Energie-Gewinner!
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!