Kurs zur Analyse sauberer Energieprojekte

1. Solare WassererwärmungProjektanalyse Kurs zur Analyse sauberer Energieprojekte Verglaste Flachkollektoren, Ontario, Kanada Bild: NRCan © Ministerium für Natürliche Ressourcen Kanada 2001 – 2006.

2. Ziele • Überblick über die Grundlagen von Systemen zur solaren Wasser-erwärmung • Darstellung der zentralen Überlegungen für die Projektanalyse von Systemen zur solaren Wassererwärmung • Einführung in das RETScreen®-Modellzur solaren Wassererwärmung

3. Was können Anlagen zur solaren Wassererwärmung leisten? • Warmwasser • Prozesswärme • Schwimmbad-Beheizung • …aber auch… • Erhöhte Speicherung für Warmwasser • Verlängerte Badesaison (Beckenheizung) Konferenzzentrum, Bethel, Lesotho Bild: Vadim Belotserkovsky Wohnsiedlung, Kungsbacka, Sweden Bild: Alpo Winberg/ Solar Energy Association of Sweden

4. Komponenten einer Anlage zur solaren Wassererwärmung Schema für ein System zur solaren Wassererwärmung PhotovoltaikModul Sonnenkollektoren ThermosiphonHeizwasserkreislauf Warmwasser-lieferung Anschlusskasten Zulauf und RückflussGlykol Vorheizspeichermit solar erwärmtemWasser Solar erwärmtes Wasser Glykolpumpe Standard-speicher Wärme-tauscher Kaltwasser-zulauf Ablauf für Ablagerungen Grafik: NRCan

5. Unverglaste Sonnenkollektoren • Geringe Kosten • Niedrige Temperatur • Robust • Geringes Gewicht • Saisonale Poolbeheizung Unverglaster Sonnenkollektor Schlitze fürDurchflussmessungen Kanaleinlauf Kanal sorgt für gleichmäßigenDurchfluss durch die Röhren 2’’-Sammelrohr Zulauf vom Pool • Niedriger Druck • Geringe Erträge bei kaltem und windigem Wetter Grafik: NRCan

6. Verglaste Flachkollektoren • Mäßige Kosten • Betrieb bei hohen Temperaturen • Kann bei Wasserleitungs-druck betrieben werden • Schwerer und zerbrechlicher Glasabdeckung Rahmen Absorberplatte Steigrohre Sammelrohr Isolierung Grafik: NRCan

7. Vakuumröhren-Kollektoren • Höhere Kosten • Keine Konvektions-verluste • Hohe Temperatur • Kalte Klimazonen • Zerbrechlich • Installation kann komplizierter sein • Schnee ist ein geringeres Problem Vakuumröhren Dampf und Flüssigkeits-kondensat im Wärmerohr Absorberplatte Wärmerohr Grafik: NRCan Entwickelt und hergestellt in China In China entwickelte und gefertigte Röhren Bild: Nautilus

8. Solare Wasserwärmung in verschiedenen Klimazonen • Für ein häusliches solares Warmwassersystem mit 6 m2 verglastem Kollektor, einem Bedarf von 300 l/day Warmwasser bei 60ºC und 300 l Speicher, beträgt der solare Anteil: 21% in Tromsø, Norwegen (70ºN) 40% in Yellowknife, Kanada (62ºN) 32% in Warschau, Polen (52ºN) 51% in Harbin, China (46ºN) 67% in Sacramento, USA (39ºN) 39% in Tokio, Japan (36ºN) 78% in Marrakech, Marokko (32ºN) 75% in Be’er-Sheva, Israel (31ºN) 81% in Matam, Senegal (16ºN) 59% in Puerto Limón, Costa Rica (10ºN) 59% in Jakarta, Indonesien (6ºS) 86% in Huancayo, Peru (12ºS) 69% in Harare, Zimbabwe (18ºS) 65% in Sydney, Australien (34ºS) 39% in Punta Arenas, Chile (53ºS)

9. Beispiele von Kosten und Nutzen von Systemen zur solaren Wassererwärmung Ganzjähriges verglastesSystem (mit Speicher) La Paz, Bolivien 2,2 GJ/m2 400$/m2 Ganzjähriges Vakuumröhrensystem (mit Speicher) Kopenhagen, Dänemark 1,8 GJ/m2 1.000$/m2 Gas @ 0,50$/m3 Gas @ 0,15$/m3 Strom @ 0,15$/kWh Strom @ 0,05$/kWh Unverglaster Schwimmbad-Kollektor für Sommerbetrieb Montreal, Kanada 1,5 GJ/m2 150$/m2

10. Projekt zur solaren Wassererwärmung Überlegungen • Faktoren für erfolgreiche Projekte: • Großer Bedarf für Warmwasser, um Gewicht der Festkosten zu mindern • Hohe Energiekosten (z.B. Erdgas nicht vorhanden) • Keine verlässliche Versorgung mit konventioneller Energie • Starkes Umweltinteresse bei Gebäudeeigentümer/-betreiber • Warmwasserbedarf am Tage verringert Notwendigkeit der Speicherung • Saisonale Systeme mit niedrigeren Kosten können finanziellen Vorteil gegenüber Ganzjahres-Systemen haben • Wartung ähnlich wie bei jedem Sanitärsystem, jedoch muss der Betreiber eine rechtzeitige Wartung und Reparatur sicherstellen

11. Beispiele: Australien, Botsuana und SchwedenHäusliche Warmwassersysteme • Gekoppelt mit leitungsgebundener Energie, bedarf eines engagierten Hauseigentümers • Kann lange Amortisationszeit haben, wenn Energiepreise niedrig sind • Systeme liefern 20 bis 80% des Warmwassers • Abseits leitungsgebundener Energie oder bei unzuverlässiger Energieversorgung Thermosiphonsysteme, Australien Bild: The Australian Greenhouse Office Ländliche Unterkunft für Klinikpersonal, Botsuana Häuser, Malmö, Schweden Bild: Marie Andrén, Solar Energy Association of Sweden Bild: Vadim Belotserkovsky

12. Beispiele: USA und KanadaSchwimmbad-Anlagen • Kostengünstige unverglaste Kollektoren • Sommerbäder in kalten Klimazonen • Verlängern die Saison in warmen Klimazonen • Für sommerliche Anwendung bei Ganzjahresbecken in kalten Klimazonen • Amortisation in 1 bis 5 Jahren • Verglaste Kollektoren für ganzjährige Beheizung • Filtersystem dient als Pumpe Schwimmbadsystem, USA Kommunales Schwimmbad, Ontario, Kanada Bild: Aquatherm Industries/ NREL Pix Bild: NRCan

13. Beispiele: Griechenland und KanadaGewerbliche/Industrielle Warmwassersysteme • Hotels/Motels, Apartments und Bürogebäude • Gesundheitszentren & Krankenhäuser • Autowaschanlagen, Wäschereien, Restaurants • Sportanlagen, Schulen, Duschanlagen • Aquakultur, sonstige Kleinindustrie Aquakulturbetrieb, British Columbia, Kanada Hotel, Agio Nikolaos, Kreta Bild: NRCan Bild: Regional Energy Agency of Crete/ISES

14. RETScreen®Solare WassererwärmungProjektmodell • Weltweite Analyse der Energieproduktion, Lebenszykluskosten und Treibhausgasminderung • Verglaste, unverglaste und Vakuumröhrenkollektoren • Hallen- und Freibäder(mit oder ohne Abdeckung) • Warmwassersysteme (mit oder ohne Speicherung) • Nur 12 Datenpunkte für RETScreen®vs. 8.760 bei stündlichen Simulationsmodellen • Derzeit nicht abgedeckt: • Änderungen des täglichen WW-Bedarfs • Stand-alone-Warmwasseranlagen • Systeme ohne Speicherung bei hohem solaren Angebot • Sonnennachführung, Konzentrator und integrierte Sonnenkollektoren

15. RETScreen®Ertragskalkulation bei Sonnenkollektoren Berechnung Umweltvariablen, incl. Einstrahlung auf Kollektorebene Berechnung Solarenergieertrag Warmwasserlieferungmit Speicher Warmwasserlieferungohne Speicher Schwimmbäder Berechnung Energiebedarf f-chart-Methode Nutzfaktormethode Berechnung Anteilerneuerbare Energieund erforderliche Zusatzheizung Siehe e-Handbuch Analyse sauberer Energieprojekte: RETScreen® Engineering und Fälle Kapitel Projektanalyse Solare Wassererwärmung Weitere Berechnungen:empfohlene Kollektorfläche,Pumpbedarf etc.

16. Beispiel zur Validierung des RETScreen® Projektmodells Solare Wassererwärmung RETScreen® verglichen mit: • WATSUN für häusliche Warmwassersysteme in Toronto, Kanada: RETScreen WATSUN Diff. Einfallstrahlung (GJ) 24,34 24,79 -1,8% Bedarf (GJ) 19,64 19,73 -0,5% Gelieferte Energie (GJ) 8,02 8,01 0,1% Pumpenlaufzeit (h) 1.874 1.800 4,1% • ENERPOOL für 48-m2 Sommerpool in Montreal, Kanada • Benötigte Energie innerhalb 2% • Gemessene Daten eines 1.200 m2 Freibades in Möhringen, Deutschland • Benötigte Energie innerhalb 3% und solarer Energieertrag innerhalb 14% RETScreen vs. gemessene Daten von 10 häuslichen Warmwassersystemen in Guelph, Kanada

17. Schlussfolgerungen • Unverglaste, verglaste und Vakuumröhrenkollektoren liefern Warmwasser für viele Anwendungsfälle in jeder Klimazone • Wichtige Erfolgsfaktoren sind ein bedeutsamer Warmwasserbedarf, hohe Energiekosten und ein starkes Engagement von Seiten der Eigentümer/Betreiber • RETScreen® berechnet: • Warmwasserbedarf und Bedarf bei Schwimmbädern • Leistung von Systemen zur Schwimmbad- und Warmwassererwärmung mit und ohne Speicherung • RETScreen® ist eine Jahresanalyse mit monatlicher Angebotsberechnung, die hinsichtlich Genauigkeit mit stündlichen Simulationsmodellen vergleichbare Resultate liefert • RETScreen® kann die Kosten von Vorstudien zur Machbarkeit deutlich senken

18. Fragen? Projektanalysemodul zur solaren Wassererwärmung Kurs zur Analyse sauberer Energieprojekte von RETScreen® International Für weitere Informationen besuchen Sie bitte die RETScreen-Internetseite www.retscreen.net