Opleiding Duurzaam Gebouw : ENERGIE Leefmilieu Brussel FOTOVOLTAISCHE ZONNE-ENERGIE THERMISCHE ZONNE-ENERGIE Stéphane BARBIER Dienst Facilitator Duurzaam Bouwen Specialist hernieuwbare energie
DEEL I FOTOVOLTAISCHE ZONNE-ENERGIE
Doelstellingen van de presentatie
●
Basisbegrippen en principes
●
Administratieve procedures
●
Steun voor investeringen en beschikbare productie in het BHG (Brussels Hoofdstedelijk Gewest)
●
Tools en hulpmiddelen
Plan van de uiteenzetting FOTOVOLTAÏSCHE ZONNE-ENERGIE ●
PV in enkele cijfers
●
Technische aspecten
●
BIPV (architecturale integratie van de modules)
●
Financiële stimulansen en administratieve procedures
●
Toegankelijke hulptools in het BHG
Marktevolutie
Marktevolutie
Marktevolutie
Geïnstalleerd vermogen en vooruitzichten
BHG 2020: 73 MWc? Bron: EF4 asbl
Op 31/12/2011 Begin van het steunmechanisme Geïnstalleerd vermogen Geïnstalleerd vermogen per inwoner
Wallonië 2008 192 MW
Vlaanderen 2006 1.476 MW
Brussel 2008 7MW
56 Wc/inw 231 Wc/inw
6 Wc/inw
Basisbegrippen ►Watt-piek
(Wp)
maximaal elektrisch vermogen geleverd in standaard testomstandigheden: - zonneschijn van 1 000 W/m2; - temperatuur de panelen van 25°C; - spectrale verdeling van de straling, ofwel AM 1,5 ►Watt-uur
(Wh)
1 Watt-uur energie verbruikt of geleverd door een systeem met een vermogen van 1 Watt gedurende een uur.
Polykristallijn silicium
PV oppervlakte overeenstemmend met 1 kWp Modules
Monokristallijnen met hoge prestaties (5 tot 9 m2) Polykristallijnen (7,5 tot 10 m2) CIS-CIGS (9 à 11 m2) TECD (12 tot 17 m2) Amorf silicium (14 tot 20 m2)
Soorten fotovoltaïsche cellen (1) ►Cellen in kristallijn silicium - Monokristallijn PV Een enkel kristal van grote afmeting. Cellen in uniform blauw. - rendement van 12% tot 20% - Wp/m² ratio (~ 150 Wp/m2) interessante productiedichtheid
Soorten fotovoltaïsche cellen (2) ►Cellen in kristallijn silicium -
Polykristallijne PV Meerdere kristallen.
Mozaïek van kristallen van verschillende grootte, vorm en met verschillende oriëntatie. Vierkante cellen. -
rendement, van 11% tot 15%
-
Wp/m² ratio (~ 100 Wp/m2)
Soorten fotovoltaïsche cellen (3) ► Cellen in dunne lagen Vacuüm plaatsing op een dunne uniforme laag die bestaat uit een of meer halfgeleidende materialen. -
Cel met amorf silicium De halfgeleider is silicium.
- werkt met weinig of diffuus licht, −
integratie op soepele of stijve drager,
−
Laag rendement bij volle zon (5% tot 7%),
−
grotere oppervlakken met productie die vergelijkbaar is met kristallijn silicium
- CdTe, CIGS, enz.
►Nieuwe concepten
Marktaandeel
Typische rendementen Cdunne lagen Dye Sensitized
Modules
Record in laboratorium
3-5%
11,0%
Silicium Amorfe Multi-overgangen (α-Si)
4 - 6,5 %
13,2%
Silicium Microkristallijn op glas (CSG)
5-8 %
Micromorf
8-9%
Cadmiumtelluride (CdTe)
6 - 10 %
16,5%
Indium Selenium koper (CIS)
9 - 12 %
19,5%
Silicium Band
11 - 14 %
18,0%
Silicium Polykristallijn (p-Si)
11 - 14 %
20,3%
Silicium Monokristallijn (m-Si)
12 - 16 %
21,6%
Silicium Monokristallijn hoge prestaties
16 - 20 %
24,7%
25 - 35 %
41,1%
Silicium kristallijn
Concentratie Cellen driedubbele overgangen GaInP/GaAs/Ge
Investering 3
Investering [EUR/Wp]
2,5
2
1,5
1
0,5
0 1
10
100
1000
Vermogen [kWp]
5 kWp ►
Bron : PV Calc
Diagram PV-systeem Scheidingsschakelaar gelijkstroom
Gelijkstroom
Meter “groenestroomcertificaten"
Wisselstroom
Elektrische toepassingen
Schakelbord (met differentiaalbescherming)
Fotovoltaïsche generator
Omzetter
Schakelaar wisselstroom
Verschillende functies van de omvormer: - Omzetting DC naar AC - Synchronisatiefunctie met het netwerk - Permanent zoeken van het maximale vermogenspunt (MPP) - Ontkoppelingsfunctie van het netwerk © Energie Facteur 4 vzw
Bestaande elektriciteitsmeter (GRD)
Netwerk
Integratie in het dak ►
Schuin dak
►
Plat dak
VERANKERING
BALLASTEN
AANZUIG/DEPRESSIESYSTEEM
Integratie in het dak ►
Plat dak (flexibele modules)
►
Verticaal geplaatst tegen de gevel
BIPV - Building Integrated PV ►
Verticale plaatsing (geïntegreerd in de gevel)
►
Semi-transparante integratie in de gevel
BIPV - Building Integrated PV ►
architecturale integratie
21
Energetische TVT van PV installatie ►
Voor installatie met cellen in kristallijn silicium
►
Energetische TVT = 19 … 40 maanden ► Afhankelijk van zonnestraling ►
Voor PV op dak
►
Voor installatie van 30 jaar factor 8 … 18
►
Bron : Hespful / Ademe (France)
Energetische TVT van PV installatie
Productiesteun • Aantal toegekende groenestroomcertificaten Datum van indiensstelling na 02/08/2013 Toekenning van groenestroomcertificaten
Alle groottes
• •
# GSC/MWh
1 GSC per productie van
2,4 GSC/MWh
417 kWh
Financiële opbrengsten MARKTPRIJS (GSC à 85 €) 204 €/MWh
Geldigheid van de GSC: 5 jaar Toekenningsperiode: max. 10 jaar na inbedrijfstelling (verlengbaar onder bepaalde voorwaarden)
Investeringspremies Passieve nieuwbouw of gerenoveerde lage-energiegebouw woningen Eigenaars, huurders, vruchtgebruiker,… Bedrag van de premie gemoduleerd in functie van het inkomen van het gezin en met een maximum van 30% van de factuur voor de werken die in aanmerking komen 0,25 €/Wp
0,5 €/Wp
1 €/Wp
-
Categorie
Inkomensgrens alleenstaande
Inkomensgrens - echtpaar
A
Meer dan 60.000€
Meer dan 75.000€
B
Tussen 30.000€ en 60.000€
Tussen 45.000€ en 75.000€
C
Minder dan 30.000 €
Minder dan 45.000€
Investeringspremies Passieve nieuwbouw of gerenoveerde lage-energiegebouw tertiaire of industriële gebouwen (premie D2) -
Bedrag van de premie: 0,25 €/Wp
-
Plafond: 30% van de in aanmerking komende kosten van de factuur
Andere investeringssteun Voor ondernemingen via het Bestuur Economie en Werkgelegenheid ten behoeve van groene projecten: ● tot 80.000 EUR op factuurbedrag
● verschil in functie van de omvang van het bedrijf:
●
►
voor micro- en kleine ondernemingen 40%
►
voor middelgrote ondernemingen 30%
►
voor grote ondernemingen 20%
specifieke voorwaarden ►
Acitviteitensector (NACE code)
►
niet cumuleerbaar zijn met de energiepremie
►
+ 5% voor "eco-dynamische onderneming“
►
Steun na realisatie
Andere investeringssteun •
Fiscale aftrek voor energiebesparende investeringen in ondernemingen ●
Voor industriële, handels- of landbouwbedrijven (uitgebaat door een natuurlijke persoon of rechtspersoon) en vrije beroepen
●
De verhoogde aftrek bedraagt 14,5% van de investering voor 2013 (aanslagjaar 2014).
Tools, websites, … Dienst Facilitator Duurzame Gebouwen
Gratis advies ►
Dienst algemeen advies & technieken voor alle onderwerpen Voor elke professional die werkt aan een bouwtechnisch project in het BHG
►
Bereikbaar ›
per telefoon: 0800/85.775
›
via e-mail:
[email protected] (FR)
›
via e-mail:
[email protected] (NL)
Tools, websites, … ●
●
Site IBGE : ►
http://www.leefmilieubrussel.be/Templates/Professionnels/informer.a spx?id=32604&langtype=2067
►
Technische gidsen
►
Info-fiches
►
Success stories
►
Rekentools
►
Installateurs en leveranciers
Praktische handleiding: ►
Fiche ENE 21 – Fotovoltaïsche cellen overwegen
30
Tools, websites, … PVcalc
Aandachtspunten bij realisatie Productiesteun versus investeringssteun Opbrengstgarantie met boete formule Boete = ( OG(jaar n) * IC(jaar n) - GSP(jaar n) - V(jaar n) ) * ( GSC + tarief elektriciteit)
Monitoring en opvolging Controle op opbrengsten
DEEL II THERMISCHE ZONNE-ENERGIE
Doelstellingen van de presentatie ●
De ordes van grootte kennen (straling, rendement, productiviteit, zonnefractie,…)
●
De volgende principes begrijpen: ►
werking
►
regeling
►
dimensionering
●
De inhoud van een haalbaarheidsstudie voor thermische zonne-energie bepalen
●
De steunmechanismen identificeren
Variatie van de zonne-energie ●
Seizoengsgebonden effect
Zonnestraling • Maandelijkse variaties Rayonnement solaire global sur une surface d'1 m², inclinée à 45°, pour une Année Type Moyenne en Belgique +/- 1000 kWh/m² 160 140 120
kWh
100 80 60 40 20 0 Jan
Fév
M ars
Avr
M ai
Juin
Juil
Août
Sep
Oct
Nov
Déc
Variatie in zonne-energie ●
Effect in verband met de seizoenen kWh/m2 MIDDELKERKE
UKKEL
CHIEVRES
KLEINEBROGEL
FLORENNES
SAINTHUBERT
SPA
Januari
23
20
19
21
20
22
22
Februari
38
35
34
37
37
40
42
Maart
83
71
70
73
75
76
78
April
120
107
104
111
108
111
113
Mei
155
142
133
143
139
144
147
Juni
162
149
140
149
149
152
154
Juli
156
140
132
142
144
144
149
Aug
134
120
113
123
121
127
125
Sept.
97
90
86
90
90
94
96
Okt.
61
54
541
58
59
61
59
Nov.
28
25
248
27
26
27
26
Dec.
19
16
159
18
17
18
18
JAAR
1076
969
926
993
986
1016
1029
De gemiddelde maandelijkse zonnestraling in België
Variatie in zonne-energie ●
Effect in verband met de seizoenen
Kust
+ 10%
van + 5% tot + 2% Polders en land van naargelang de Waas afstand tot de kustzone Kempen en lemig Vlaanderen
+ 2%
Haspengouw
- 2%
Land van Herve
- 5%
Gileppe - Warche
- 7%
Ardens plateau
+ 2% tot + 5%
Land van Gaume
+ 5%
De gemiddelde jaarlijkse zonnestraling in België
*Variatie ten opzichte van UKKEL
Variatie in zonne-energie ●
Effect van bewolking
Beschikbare zonne-energie ●
De gemiddelde zonnestraling in België
●
Buiten de atmosfeer van de aarde is de stralingsenergie nagenoeg constant en gelijk aan 1370 W/m2
●
De zonnestralen dringen door de atmosfeer, bij volle zon ontvangt een horizontaal oppervlak maximaal 1000 W/m²
●
Een blootgesteld oppervlak ontvangt directe en diffuse straling.
●
De jaarlijkse zonneschijn in België bedraagt gemiddeld 1000 kWh/m2
De thermische zonne-energiemarkt
De thermische zonne-energiemarkt
De thermische zonne-energiemarkt
De thermische zonne-energiemarkt
Het gebruik van thermische zonneenergie ●
(Voor)verwarming water zwembad (20-30°C)
●
(Voor)verwarming sanitair water (30-60°C)
●
Ondersteuning verwarming kamers (20-70°C)
●
Proceswarmte (80°-150°C)
●
Koeling/klimaatregeling op zonne-energie (TSV-sensoren = warmtebron > 80°C)
Bron: STIBEL-ELTRON
De thermische zonne-energieinstallatie
De thermische zonne-energie-installatie • Systemen onder druk/met afvoer
De thermische zonne-energie-installatie • Types zonnecollectoren
De thermische zonne-energie-installatie Beglaasde vlakkeplaat collector
De thermische zonne-energie-installatie Vacuümbuis collector
De thermische zonne-energie-installatie
© J. De Clerck (3E)
Vacuümbuizen
De thermische zonne-energie-installatie Heat pipe (direct flow)
De thermische zonne-energie-installatie
Rendement
Rendement van de zonnecollectoren - EN 12975
Temperatuurverschil tussen de sensor en de omgevingstemperatuur [°C] Absorbeerder zwembad Platte sensor Vacuümsensor
0 - 20°C Verwarming zwembad 20 – 100°C > 100°C
Warm water en verwarming Proceswarmte
De thermische zonne-energie-installatie Prijs collectoren
• •
Vlakkeplaat collectoren: 200 – 450 EUR/m² Vaccuüm collectoren: 400 – 850 EUR/m²
De thermische zonne-energie-installatie Oriëntatie en hellingshoek
De thermische zonne-energie-installatie Opslagtank Thermosiphon
De thermische zonne-energie-installatie
De thermische zonne-energie-installatie Regeling zonne-energie: principe
De thermische zonne-energie-installatie Regeling zonne-energie: principe
De thermische zonne-energie-installatie Systeem op zonne-energie met voorverwarming sanitair water en seriële aanvulling
© J. De Clerck (3E)
Architecturale integratie
© J. De Clerck (3E)
Architecturale integratie
© J. De Clerck (3E)
Architecturale integratie
© J. De Clerck (3E)
Architecturale integratie
© J. De Clerck (3E)
Architecturale integratie
Haalbaarheid van een installatie ●
Dak ►
►
► ►
•
•
•
Oriëntatie, helling Nuttige oppervlakte, ingenomen ruimte, obstakels,… Vervanging afdichting, … Stabiliteit
Ketelhuis ►
Gecombineerde productie?
►
Anciënniteit van de ketels?
►
Regeling!
Verbinding dak - ketelhuis ►
Technische kokers?
►
Technisch lokaal op dak?
Opslag & distributie SWW ►
Opslagtanks
►
Distributielus (L, diameter, isolatie)
Dimensionering - warmtebehoefte Basisregel: altijd vertrekken van de warmtebehoefte!
Dimensionering – SWW verbruik Verbruiksverhouding SWW (zeer variabel & minder nauwkeurig dan een meting) ► Onthaalcentra voor gehandicapten: ► Ziekenhuizen ► Rusthuizen ► Rust- en verzorgingstehuizen ► Grote appartementsgebouwen ► Sociale woningen:
80 l/d/pers à 60°C 65 l/d/bed à 60°C 50 l/d/bed à 60°C 85 l/d/bed à 60°C 35 l/d/pers à 60°C 25 l/d/pers à 60°C
Dimensionering – SWW verbruik Plaats NU al een debietmeter METEN IS WETEN
Dimensionering - recirculatieverliezen Warmteverliezen op recirculatieleiding ►
►
Enkel indien collectoren SWW buffer opwarmen (), niet bij opwarmen van ‘dood water’ (Χ). Zeer sterke variatie in functie van: › Leidingafstand › Isolatiegraad › Kloksturing en recirculatiecircuit
►
Χ
… 10 tot 60 …%
Dimensionering - impact Cijfervoorbeeld – T*sol simulaties ►
Verwacht verbruik 8.000 l per dag >> opbrengst 46.243 kWh
Maar ►
Uiteindelijk verbruik 4.000 l per dag >> opbrengst 37.098 kWh
20% lagere opbrengst
Dimensionering Economisch optimum grote systemen nuttige zonnefractie (netto besparing brandstof): 20 à 40 %
Dimensionering - piekdebiet Centrale warmwaterproductie in appartementsgebouwen: piekdebieten en dimensionering ● ●
NBN EN 806-3 Maar: studie in het kader van het TETRA-project SWW (publicatie WTCB)
Financiële rendabiliteit Kostenstructuur van een grote installatie Gemiddelde "geïnstalleerde" kosten (> 20 m² vlak): 750 – 1.250 €/m2 excl. btw zonder studiekosten) Etude 14%
Capteurs 34%
Reste 3% Régulation 4%
Conduites 15%
Stockage chaleur 10%
Montage capteurs 11%
Structures capteurs 9%
Financiële rentabiliteit Zonne-installatie op een mede-eigendom in het Brussels Gewest -
Mede-eigendom van 80 appartementen
-
90 m² zonnesensors en 6.000 l opslag 111 393 € excl. btw (1.392 €/appartement)
-
Energiepremie gezamenlijke woning: 2500 € per woonentiteit + 200 €/m² buiten 4 m2 per woonentiteit, max 50% van de investering: 55 697 €
-
Netto-investering: 55 697 € (696 €/appartement)
Financiële rentabiliteit Zonne-installatie op een mede-eigendom in het Brussels Gewest Bilan Economique Coût du système solaire
111.393
EUR HTVA
434
EUR HTVA
Subsides
55.696
EUR HTVA
Investissement net après subsides
55.696
EUR HTVA
Investissement net après subsides & remise d'impôt
55.696
EUR HTVA
Economie sur la facture de combustible à l'année 1
5.380
EUR HTVA
Coût par kWh de combustible économisé hors subsides
0,046
EUR/kWh HTVA
Coût par kWh de combustible économisé après subsides
0,023
EUR/kWh HTVA
Coûts opérationnels par an
Temps de retour simple (après subsides) Valeur Actualisée Nette Taux de rentabilité Interne (TRI)
10,3 79.274 14,1
Ans EUR %
Tools, websites, … Dienst Facilitator Duurzame Gebouwen
Gratis advies ►
Dienst algemeen advies & technieken voor alle onderwerpen Voor elke professional die werkt aan een bouwtechnisch project in het BHG
►
Bereikbaar ›
per telefoon: 0800/85.775
›
via e-mail:
[email protected] (FR)
›
via e-mail:
[email protected] (NL)
Tools, websites, … ●
●
Site IBGE : ►
http://www.leefmilieubrussel.be/Templates/Professionnels/informer.a spx?id=32603
►
Technische gidsen
►
Info-fiches
►
Success stories
►
Rekentools
►
Installateurs en leveranciers
Praktische handleiding: ►
Fiche ENE 19 Een zonneboiler overwegen
78
Quick Scan Thermische zonne-energie ►
Excel rekentool online te downloaden op de site van BIM
►
Functie: predimensionering van thermische zonne-installaties voor de productie van warm water
►
Toepassing: productie SWW voor tertiaire gebouwen, onthaalstructuren en collectieve woningen (> 300m³/jaar)
►
Doelstelling: de haalbaarheid van de installatie op technisch, economisch en milieuvlak beoordelen
►
Resultaten: ordes van grootte › oppervlak van sensors, opslagvolume, › investeringskosten, energiebesparing,
› vermeden CO2-emissies ►
Gebruikers: architect, studiebureau, EPB-adviseur, installateur, gebouwbeheerder, energieverantwoordelijke, bouwheer, syndicus,…
Gebruiksbeperkingen van Quick Scan ST ●
Niet geschikt voor de dimensionering van doorstromers op zonneenergie < 20 m²
●
Niet bedoeld voor andere toepassingen dan de productie van SWW ►
Voorverwarmen water zwembad
►
Ondersteuning verwarming
►
Ondersteunde koeling met zonne-energie
►
…
Specifieke dimensioneringssoftware: T*Sol, Polysun,… ●
Houdt geen rekening met de technische beperkingen van gebouw ►
schaduw op collectorveld
►
toegankelijkheid van de technische lokalen
►
beschikbare ruimte voor opslag
►
…
Quick Scan Thermische zonne-energie
Aandachtspunten ●
Correcte inschatting SWW behoefte en recirculatie verliezen
●
Warmtebehoefte en profielen bepalen de keuze van systeem en componenten
Aandachtspunten ●
Monitoring en goede opvolging!! ►
Kleine defecten kunnen grote impact hebben op de opbrengst › Defecte circulatiepomp › Losgeraakte temperatuursensor › Verkeerd ingestelde regeling
●
Technische voorwaarden subsidie ►
Het thermische zonnesysteem moet een integrerende warmtemeter omvatten “Met de energiemeter moet men de prestatie van het systeem kunnen nagegaan en moet men eventuele onregelmatigheden op het spoor kunnen komen.”
►
De installateur dient een werkingsgarantie van minstens 2 jaar af te leveren. Deze garantie MOET worden aangevuld met een "gegarandeerd zonneresultaat" (GZR), wanneer de zonne-installatie groter is dan 50 m².
Contact David Martens Functie: Specialist hernieuwbare energie Coördinaten
: 0800/85.775
E-mail:
[email protected] (FR)
[email protected] (NL)