Solarenergie Techniken und Anwendungen

Solarenergie Techniken und Anwendungen Tallinn 23.-24.03.2011 Seite: 1

Solarenergie Techniken und Anwendungen Ziel des Seminars Überblick zu Möglichkeiten der Sonnenenergienutzung für Kleine und Mittlere Unternehmen durch den Einsatz von Solarwärme- und Solarstromanlagen Schwerpunkte - Warum Sonnenenergie nutzen? - Das Sonnenenergieangebot - Möglichkeiten der Sonnenenergienutzung - Technik und Anwendungsbeispiele - Kosten/Förderung und Nutzen - Kundenberatung Seite: 2

Solarenergie Techniken und Anwendungen Inhalte - Überblick Erster Tag (09.00-18.00 Uhr) - Warum Sonnenenergie nutzen? - Einsatzmöglichkeiten von Sonnenenergie - Aufbau und Funktion von Solarthermischen Anlagen - Planung und Auslegung - Montage, Inbetriebnahme und Wartung - Kosten und Nutzen, Wirtschaftlichkeit Seite: 3

Solarenergie Techniken und Anwendungen Inhalte - Überblick Zweiter Tag (9.00-17.00 Uhr) - Große Thermische Solaranlagen - Marktsituation Photovoltaik - Aufbau und Funktion von Solarstromanlagen - Kosten und Nutzen - Wirtschaftlichkeit - Kundenberatung Dritter Tag (9.00-13.00 Uhr) - optional - Exkursion zu einer Solaranlage Seite: 4

Warum Sonnenenergie nutzen? - Steigende Energiepreise - Knapper werdende Ressourcen fossiler Energie - Risiko-Energie: Atomkraft (Strahlung, Müll) - Wettbewerbsfähigkeit - Einhalten verschärfter Auflagen, Gesetze - Aktiv gegen Globale Erwärmung, Klimawandel - Image des Unternehmens Seite: 5

Warum Sonnenenergie nutzen? Bedrohte Gebiet beim Schmelzen des Grönlandeises (Anstieg um 6-7m; alle Gletscher +Antarktis: um 60-70m) Seite: 6

Warum Sonnenenergie nutzen? Weltweit steigende Kohlendioxid-Emissionen Seite: 7

Quelle: tecson, u.a. Warum Sonnenenergie nutzen? Durchschnittliche Energiepreissteigerung ca. 7% per anno ca. 7,5% / a (150$ 08.2008) ca. 4,5% / a (45$ 02.2009) Seite: 8

Energiepreis in EUR Warum Sonnenenergie nutzen? Energiekosten heute - Energiekosten morgen 0,50 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Jahre 4% 7% 10% 15% Energiekostensteigerung um 4,7,10 oder 15% Seite: 9

Warum Sonnenenergie nutzen? Erneuerbare Energien: Potentiale Seite: 10

Das Sonnenenergieangebot Sonnenenergienutzung Das Sonnenenergieangebot astronomisch und meteorologisch bedingte Schwankungen Seite: 11

Das Sonnenenergieangebot Sonnenenergie Das Sonnenenergieangebot in Europa: Geografische Verteilung der Jahressummen (kwh/m 2 Jahr) Seite: 12

Das Sonnenenergieangebot Sonnenenergie Das Sonnenenergieangebot in Estland: Geografische Verteilung der Jahressummen (kwh/m 2 Jahr) 1.000 kwh/m 2 entsprechen ca. 100 Liter Heizöl Seite: 13

Das Sonnenenergieangebot Sonnenenergieangebot in Estland (Globalstrahlung) Tallinn Tartu Vilsandi 960 kwh/m 2 Jahr 969 kwh/m 2 Jahr 1.026 kwh/m 2 Jahr Seite: 14

Möglichkeiten der Sonnenenergienutzung Sonnenenergienutzung - Solarwärmeanlagen (solarthermische Anlagen) Umwandlung des Sonnenlichts in Wärme (Warmwasser, Heizung) - Solarstromanlagen (Photovoltaikanlagen) Umwandlung des Sonnenlichts in Strom (Eigenverbrauch oder/und Netzeinspeisung) Seite: 15

Solarwärme Aufbau und Funktion Seite: 16

Solarwärme - Komponenten Kollektorbauformen Seite: 17

Solarwärme - Komponenten Flachkollektoren Seite: 18

Solarwärme - Komponenten Vakuumröhrenkollektoren Seite: 19

Solarwärme - Komponenten Speicher Seite: 20

Solarwärme - Montage (Wagner & Co., Cölbe) Seite: 21

Solarwärme Beispiel Kleinanlage Seite: 24

Solarwärme Beispiel Mittelgroße Anlage Seite: 25

Solarwärme Flach- oder Röhrenkollektor? Flachkollektor: + gutes Preis-/Leistungsverhältnis + empfehlenswert bei günstigen Rahmenbedingungen Röhrenkollektor: + 30% geringerer Flächenbedarf + Flachdach: Horizontale Montage möglich + ungünstige Ausrichtung (Drehung möglich) + hohe Temperaturen Seite: 26

Solarwärme - Controlling Seite: 27

Solarwärme - Bilanz Seite: 28

Solarwärme - Dimensionierung Solarthermische Anlagen - Planung und Auslegung Auslegung: 60 Liter (60 C) Warmwasser pro m 2 Kollektorfläche Speicher: 60 Liter pro Quadratmeter Kollektorfläche Seite: 29

Solarwärme - Dimensionierung Solare Warmwasserbereitung: - Kollektorfläche: ca. 1-1,5 m² pro Person 1) - Speichervolumen: ca. 80 Liter pro Person 1) 1m 2 bei Vakuumröhrenkollektoren, 1,5m 2 bei Flachkollektoren Seite: 30

Solarwärme - Dimensionierung Solare Heizungsunterstützung: - Kollektorfläche ca. 2-3 m² pro Person 1) - Speichervolumen: ca. 50 Liter Speicher pro m² Kollektorfläche 2) 1) 2m 2 bei Vakuumröhrenkollektoren 3m 2 bei Flachkollektoren 2) 60 L bei Flachkollektoren 80 L bei Vakuumröhrenkollektoren Seite: 31

Solarwärme - Einsatzbereiche Große Solarthermische Anlagen - Wohngebäude (MFH) - Seniorenheime - Krankenhäuser - Beherbergungsbetriebe (Hotels, Pensionen) - Campingplätze - Textilwäschereien - Autowaschanlagen - Brauereien - Sportanlagen -... Anlagen mit ganzjährig (mind. Im Sommerhalbjahr) hohem Warmwasserverbrauch Seite: 32

Solarwärme Beispiel Großanlage Seite: 33

Solarwärme Großanlage Speicherentladeprinzip in den Nachheizspeicher mit zusätzlichem Vorwärmspeicher Seite: 36

Solarwärme - Dimensionierung Solarkreisertrag [kwh/m²a] 500 Empfehlung: Auslastung 45 55 [Liter (60 C) /m²] 450 400 350 300 250 200 20 40 60 80 100 Auslastung [Liter/m²] Seite: 37

Solarwärme Kosten und Nutzen Kosten und Nutzen Spezifische Investitionskosten in Abhängigkeit von der Anlagengröße ca. 500-1.500 / Quadratmeter Kollektorfläche (Estland: ca. 1.500 zl / Quadratmeter Kollektorfläche) Spezifischer Solarkreisertrag 350-450 kwh/m 2 Jahr Energieeinsparung am Gesamtwärmebedarf je nach Anlagengröße und -konzept ca. 10-40 % In Sonnenhäusern bis zu 100 % Seite: 38

Solarstrom Aufbau und Funktion Seite: 39

Solarstrom Grundlagen Aufbau und Funktion einer Solarzelle Ladungstrennung Rekombination ungenutzte Photonen- Energie Reflexion und Abschattung durch Frontkontakte Seite: 40

Solarstrom Grundlagen Seite: 41

Solarstrom Grundlagen Vergleich Dünnschicht mit kristallinen Zellen Seite: 42

Solarstrom Anlagentechnik Seite: 43

Solarstrom Inselanlagen Seite: 44

Solarstrom Netzgekoppelte Anlagen (1) PV-Generator: in Reihe und parallel verschaltete PV-Module mit Montagegestell (2) Generatoranschlusskasten (mit Schutztechnik) (3) Gleichstromverkabelung (4) DC-Hauptschalter (5) Wechselrichter (6) Wechselstromverkabelung (7) Zählerschrank mit Stromkreisverteilung, Bezugs- und Einspeisezähler und Hausanschluss Seite: 45

Solarstrom Komponenten Modulaufbau Seite: 46

Solarstrom Komponenten Solarmodul Wechselrichter Seite: 47

Solarstrom - Montage Seite: 48

Solarstrom Flächenbedarf Zellmaterial Monokristallin Modulwirkungsgrad Benötigte Modulfläche für 1 kw p Polykristallin (EFG) Polykristallin Dünnschicht: Kupfer-Indium- Diselenid (CIS) Dünnschicht: Amorph Seite: 49

Solarstrom - Beispiele Seite: 50

Solarstrom Dimensionierung 1 kw p benötigen ca. 10m 2 Fläche 1 kw p erzeugen ca. 800 kwh/jahr Voraussetzungen: - Verschattungsfreiheit - Azimut zwischen Südost und Südwest Seite: 53

Solarstrom Kosten 1 kw p Kosten ca. 2.500 3.500 1 kw p erzeugen ca. 800 kwh/jahr Bei Eigenverbrauch Abdeckung > 30% Bei Netzeinspeisung Vergütung (EEG) Estland: Steuererleichterungen, Kredite, grüne Zertifikate Seite: 54

Solarstrom Kostenentwicklung Solarstrom in Deutschland Seite: 55

Gute Beispiele: Solarwärme Beispiel 1 CAMPINGPLATZ Stellplätze: 400 Kollektorfläche: 30m² Speichergröße: 1800 L Gemessene Einsparung: 70% Seite: 56

Gute Beispiele: Solarwärme Beispiel 2 HOTEL Im Zuge der kompletten Renovierung des Hotels wurde eine solarthermische Anlage zur Warmwasserbereitung installiert. Die 51 m 2 Flachkollektoren erwärmen insgesamt 4.500 Liter Pufferspeicher. Hierdurch wird eine Energieeinsparung von jährlich 70% erzielt. Mit Investitionskosten von 37.000 und einer Förderung von 14.700 hat sich die Anlage innerhalb von 8 Jahren amortisiert. Seite: 57

Gute Beispiele: Solarwärme Beispiel 3 MASCHINEN- UND STAHLBAUBETRIEB Hackgut-Heizung: 100 kw Solaranlage zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung, Kollektorfläche: 80 m 2 Durchschnittlicher Solarkreisertrag: 381 kwh / m 2 u. Jahr Pufferspeicher: 5.900 l Dadurch mögliche CO 2 - Einsparung: 9.436 kg / Jahr Seite: 58

Gute Beispiele: Solarwärme Beispiel 4 WOHNUNGSWIRTSCHAFT Die Siedlung Gartenstadt Farmsen wird zur Solarsiedlung umgebaut. Bis Ende 2009 erhielten ca. 1.100 Wohnungen regenerative Unterstützung für Heizung und Warmwasser. Aus ca. 1.200 m² Kollektorfläche werden jährlich ca. 500.000 kwh Energie gewonnen. Ziel: Ausbau der Solarenergie bis zum Jahr 2014 auf ca. 2.000 m² Kollektorfläche für 1.825 Wohnungen (71,5% des Wohnungsbestandes) Seite: 59

Gute Beispiele: Solarstrom Beispiel 5 Photovoltaik - INDUSTRIE Fronius beschäftigt sich seit 1992 mit Solarelektronik, insbesondere mit der Entwicklung und Produktion von Photovoltaik- Wechselrichtern für netzgekoppelte und autonome Stromversorgungen. Die derzeit größte Photovoltaik- Solarstromanlage in Österreich wurde am Dach des Fronius- Firmengebäudes in Sattledt/OÖ errichtet: Leistung 604 kwp Seite: 60

Gute Beispiele: Solarstrom Beispiel 6 Photovoltaik - WERKSTÄTTEN ROST Werkstätten bieten Leistungen im Bereich Drucken, Werbetechnik und Messebau. PV-Anlage auf dem Pultdach - Anlagengröße: 101 kwp - Stromproduktion: 64.000 kwh/ Jahr Seite: 61

Gute Beispiele: Solarstrom Beispiel 7 Photovoltaik - LANDWIRTSCHAFT Auf den Stallgebäuden des viehwirtschaftlichen Betriebens wurden insgesamt 109 kwp Photovoltaikanlage installiert. Diese erzeugt pro Jahr ca. 92.000 kwh Solarstrom. Bei Investitionskosten von ca. 200.000 refinanziert sich die Investition innerhalb von 10 Jahren durch die Einspeisevergütung (EEG). Seite: 62

Solarenergie - Markt Solarwärme und Solarstrom in Estland Ölschiefer ist die wichtigste Energiequelle in Estland. Der Anteil der Erneuerbaren Energien am Gesamtenergieverbrauch betrug im Jahr 2008 in Estland 13,5 %. Hier sind in erster Linie Bio- und Windenergie zu nennen. Solarenergie wird in Estland wenig benutzt. Erste Solarprojekte (z.b. solarthermische Anlagen für Krankenhaus in Vändra, SOS Kinderdorf in Keila) zur Solarwärmeproduktion sind realisiert. Durch das Strommarktgesetz (Elektrituruseadus) wird Solarstrom vergütet: ab 1.7.2010 5,37 Cent/kWh Seite: 63

Sonnenenergie - Förderung EU Richtlinien und Förderprogramme Richtlinien/Beschlüsse: Erneuerbare Energien: Directive 2009/28/EC Ziel: Steigerung des Gesamtanteils Erneuerbarer Energien bis 2020 auf 20%. Inkl. Nationaler Aktionspläne (Estland: von 18 % in 2005 auf 25% in 2020 Anteil am Endenergieverbrauch). Seite: 64

Sonnenenergie - Förderung EU Förderprogramme (direkt/indirekt) Beantragung einer direkten EU-Förderung erfordert erheblichen Zeit- und Bürokratieaufwand! Dies betrifft direkte EU- Förderprogramme wie LIFE III, Intelligente Energie für Europa, Marco Polo oder Leonardo da Vinci. Diese Projekte sind auf europäischen Mehrwert angelegt (Konsortium mit anderen Partnern) Vorteilhafter sind Programme, bei denen EU-Mittel indirekt National/Regional aus dem Struktur- und Kohäsionsfond zugänglich sind. In diesem Rahmen eignet sich für KMU-Projekte besonders der Europäische Fonds für regionale Entwicklung (EFRE). Beispiel in Polen: das sektorale operationelle Programm zur Erhöhung der Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen (7 Mrd. für 2007-2013) Seite: 65

Sonnenenergie - Kundenberatung Die verschiedenen Phasen des Beratungsgespräches 1. Kennen lernen - Brücken bauen 2. Fragen - Bedarf ermitteln 3. Lösungen anbieten - festigen und verhandeln 4. Ergebnis erzielen - abschließen Seite: 66

Solarenergie - Techniken und Anwendungen Fazit Zusammenfassung - Fakten - Wichtige Webseiten Feedback - Inhalt? - Präsentation? - Wurden die Ziele erreicht? - Nutzen für die eigene Anwendung? - Was wurde vermisst? - Verbesserungsvorschläge page: 67