Projekt Solar process Heat

Projekt Solar process Heat Tréninkový kurz Solární energie pro technologické teplo v průmyslu 05.05.2011, České Budějovice

Mgr. Ivana Klobušníková, ředitelka ECČB

Energy Centre České Budějovice (ECČB)

• bezplatné a nezávislé poradenství (úspory energií, výstavba a rekonstrukce domů, vytápění, OZE, dotace…) • semináře, konference, exkurze do Horního Rakouska • publikace, spolupráce s médii • termovizní měření, technické výpočty, analýzy… • projekty na regionální, národní i EU úrovni

1

Projekt „Využití solární energie v budově Městského úřadu v Českém Krumlově a vzdělávací program na téma obnovitelné zdroje“

Ing. Milan Bechyně - internet. portál TZB info.cz Lubomír Klobušník - Sdružení HARMONIE

3

Projekt „Změna způsobu vytápění Mateřská škola, nová budova, Nové Hrady “

Ing. Milan Bechyně - internet. portál TZB info.cz Lubomír Klobušník - Sdružení HARMONIE

4

2

Projekt „Budiž světlo ve škole“ soutěž pro školy JČK – rekonstrukce osvětlení a věcné ceny pro žáky/studenty seminář (Ne)správné osvětlení ve školách exkurze do Horního Rakouska

Základní vzdělávací kurz pro energetické poradce 50 hodin odborných přednášek exkurze do Horního Rakouska závěrečné testy a zkoušky certifikát

3

www.solar-process-heat.eu

4

Projekt So-Pro Trvání projektu: 28 měsíců 1.6.2009 – 30.9.2011 Financování projektu: IEE: 75% vlastní zdroje ECČB: 25%

Koordinátor: O.Ö. Energiesparverband Partneři projektu: ESCAN (ES - Region of Castillas y Madrid) Energy Centre České Budějovice (CZ) GERTEC (DE - North-Rhine Westphalia) SAENA (DE - Saxony) Energap (SI - Podravje region) ISE (DE – Fraunhofer Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung)

5

Solární technologické teplo • do 100 °C • oblasti využití – např. průmysl: • potravinářský • textilní • kovozpracující • strojírenský • elektronický • chemický

Předpokládané výsledky projektu: • 140 proškolených osob • kulaté stoly - 180 účastníků • informováno 4.000 zástupců prům. podniků • screening a konzultace - více než 100 firem • 21 publikací v 5 jazycích (13.000 výtisků)

6

7

22.03.2010 1. kulatý stůl

22.06.2010

Kulatý stůl Solární contracting

8

03.11.2010 2. kulatý stůl

1. a 2. číslo zpravodaje projektu So-Pro Projekt „Solární technologické teplo“ (SO-PRO)

9

10

• regionální průzkum týkající se solárního techn. tepla • energetické analýzy průmyslových podniků • články v tisku • podpora potenciálním pilotním projektům

Děkuji Vám za pozornost! Mgr. Ivana Klobušníková Energy Centre České Budějovice Náměstí Přem. Otakara II. 87/25 370 01 České Budějovice tel.: 38 731 25 80 www.eccb.cz [email protected]

11

Základní principy využívání sluneční energie pro výrobu tepla, možnosti využití v průmyslu Tomáš Matuška Ústav techniky prostředí Fakulta strojní, ČVUT v Praze

1/83

Využití solárního tepla v průmyslu průmyslové teplo:

30 % pod 100 °C

60 % pod 400 °C

90 průmyslových solárních soustav v EU (2006), 200 na světě (2009), zcela zanedbatelné % všechny existující solární soustavy v průmyslu pracují s teplotami pod 100 °C IEA SHC Task 33: potenciál EU25 je 100 až 125 GWt bariéry: ekonomika, nedostatek informací na straně investora a zkušeností na straně projektanta, nevyužité odpadní teplo

2/83

1

Využití solárního tepla v průmyslu potravinářský průmysl textilní průmysl papírnický průmysl chemický průmysl kožedělný plasty, pryže výroba betonu, cementu, aj. automobilový

3/83

Využití solárního tepla v průmyslu potravinářský průmysl (do 150 °C) pasterizace (80 až 110 °C) sterilizace (140 až 150 °C)

pivovary mlékárny jatka

vaření (95 až 105 °C) úprava zeleniny, masa (65 až 95 °C) sušení (30 až 90 °C) odpařování (40 až 130 °C) čištění, mytí, tepelné zpracování (40 až 80 °C) velmi vysoká potřeba tepla = vysoký potenciál 4/83

2

Využití solárního tepla v průmyslu textilní průmysl (do 100 °C) praní (40 až 80 °C) sušení, bělení (60 až 100 °C) barvení (100 až 160 °C) 25 až 50 % potřeby lze nahradit solárním teplem papírenský (do 150 °C) předehřev (40 až 90 °C) sušení (80 až 150 °C) 30 % potřeby lze nahradit solárním teplem (do 100 °C) 5/83

Solární kolektory pro průmyslové solární soustavy vhodné typy a použití účinnost zkoušení a certifikace

6/83

3

Solární kolektory Jaké kolektory jsou vhodné pro využití sluneční energie v technologických aplikacích ? druh

teploty

nezasklené

do 30 °C

ploché selektivní

50 až 80 °C

trubkové vakuové

80 až 120 °C

stacionární koncentrační

80 až 150 °C

koncentrační s naváděním

150 až 250 °C

volba závisí na aplikaci ! 7/83

Ploché atmosférické kolektory ploché zasklení solární sklo, prizmatické sklo

plochý absorbér selektivní, neselektivní celoplošný, dělený (lamely) měděný, hliníkový

trubkový registr lyrový, dvojlyra, serpentina

skříň rámová (větraná), lisovaná vana (těsná) 8/83

4

Ploché vakuové kolektory podtlak pro omezení tepelných ztrát (absolutní tlak 1 až 10 kPa) zatížení plochého krycího skla (opěrky)

sálání zadní strany absorbéru je nutné stínit 9/83

Trubkové vakuové kolektory I. válcové zasklení (vakuová trubka)

zdroj: Viessmann

solární sklo

plochý absorbér měděná lamela, selektivní povrch

přenos tepla do kapaliny přímo protékaný:

U-trubka koncentrická trubka

tepelná trubice:

suché napojení mokré napojení

(absolutní tlak 1 mPa) 10/83

5

Trubkové vakuové kolektory II. válcové zasklení (vakuová trubka) solární sklo

válcový absorbér (skleněná trubka) napařený selektivní povrch

přenos tepla do kapaliny teplosměnná lamela: hliník, měď přímo protékaná U-trubka tepelná trubice

reflektor plochý, válcový, parabolický

(absolutní tlak 1 mPa) 11/83

Solární kolektory s dvojitým zasklením SchucoSol DG

Okotech Gluatmugl HT

Arcon HT-SA

12/83

6

Solární kolektor s násobným zasklením 1-jednoduché

2-dvojité

3-trojité

zdroj: Fraunhofer ISE 13/83

Koncentrační CPC kolektory

zdroj: Solarfocus 14/83

7

Koncentrační CPC kolektory vakuové LoCo EvaCo

nízkokoncentrační vakuový plochý kolektor zdroj: ZAE Bayern 15/83

Koncentrační kolektory s reflektory

16/83

8

Koncentrace přímého slunečního záření 160

2

kWh/(m .měs)

120

přímé (50 %)

80

difúzní (50 %)

40

0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

měsíc 17/83

Koncentrační kolektory s čočkou přechod mezi aktivními a pasivními prvky

18/83

9

Účinnost solárního kolektoru Q&

η = &k Q

η = η 0 − a1 ⋅

s

η =

G

. M

tk1

(t − t ) 2 tm − te − a2 ⋅ m e G G

M& ⋅ c ⋅ (t k 2 − t k 1 ) G ⋅ Ak

tk2 protokol o zkoušce podle ČSN EN 12975

19/83

Vztažná plocha kolektoru Ak η=

Q& k G ⋅ Ak

hrubá plocha: AG plocha apertury: Aa plocha absorbéru: AA

20/83

10

„Typické“ konstanty křivky účinnosti η0

a1

a2

-

W/(m2K)

W/(m2K2)

Plochý selektivní

0,78

4,2

0,015

Trubkový vakuový jednostěnný

0,75

1,5

0,008

Trubkový vakuový dvojstěnný (Sydney)

0,65

1,5

0,005

Schuco z dvojitým zasklením (plochý)

0,8

2,4

0,015

CPC Solarfocus (plochý CPC)

0,8

2,7

0,08

Okotech gluatmugl HT (plochý)

0,806

2,58

0,009

Typ kolektoru

konstanty křivky účinnosti vztaženy k ploše apertury 21/83

Plocha solárního kolektoru

Aa = 0,9 AG

Aa = 0,75 AG

Aa = 0,6 AG

Aa = 0,8 AG 22/83

11

Účinnost solárního kolektoru Aa → AG 1,0 plochý trubkový s plochým absorbérem

0,8

trubkový s válcovým absorbérem

η [-]

0,6

0,4

0,2

0,0 0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

2

(t m - t e)/G [m .K/W] 23/83

Výkonnost solárního kolektoru k ploše apertury Aa 700 600

tm = 40 °C

400

2

kWh/m .rok

500

300 200 100 0 PK1

PK2

PK3

PK4

TP1

TV1

TV2

TV3

TV4

TR1

TR2

TR3 24/83

12

Výkonnost solárního kolektoru k hrubé ploše AG 700 600

tm = 40 °C

400

2

kWh/m .rok

500

300 200 100 0 PK1

PK2

PK3

PK4

TP1

TV1

TV2

TV3

TV4

TR1

TR2

TR3 25/83

Výkonnost solárního kolektoru k ploše apertury Aa

k hrubé ploše AG

700 600

tm = 80 °C

400

2

kWh/m .rok

500

300 200 100 0 PK1

PK2

PK3

PK4

TP1

TV1

TV2

TV3

TV4

TR1

TR2

TR3 26/83

13

Porovnání ceny solárních kolektorů 25000 2

2

22 000 Kč/m

Kč/m bez DPH

2

18 200 Kč/m

20000

ploché atmosférické kolektory trubkové vakuové s plochým absorbérem trubkové vakuové Sydney bez reflektoru trubkové vakuové Sydney s reflektorem

15000

10000

7 000 Kč/m

14 000 Kč/m

2

2

5000

0 1 2

3

4

5

6

7

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38

27/83

Zkoušení solárních kolektorů (podle EN) protokol o zkouškách v souladu s ČSN EN 12975

křivka výkonu a účinnosti vnitřní přetlak odolnost proti vysokým teplotám vystavení vnějším vlivům vnější tepelný ráz

vnitřní tepelný ráz průnik deště (zasklené) mechanické zatížení odolnost proti nárazu žádné jiné certifikáty k prokázání vlastností nejsou potřeba ! 28/83

14

Solar Keymark Certifikační značka kvality (vlastník CEN) průmyslově vyráběné solární kolektory, solární soustavy dobrovolná certifikace třetí stranou, komplexní shoda s danou EN nejde o CE značku ! (shoda s evropskými směrnicemi nebo normami), u běžných kolektorů nelze získat zdokumentovaná inspekce výroby (ISO 9000) inspektor vybírá jakýkoli kolektor ze skladu / výroby kontinuální shoda (stálý dohled - revize výrobku v časových intervalech) cca 30 laboratoří zmocněných pro udělování značky informace: kolektor prošel VŠEMI zkouškami požadovanými EN 12975 neříká, zda kolektor JE nebo NENÍ účinný, pouze neměnnost účinnosti 29/83

Modrý anděl Ekologická známka obecně pro výrobky, v Německu nejznámější značka zavádí minimální zisk 525 kWh/m2.rok

stanovený simulací (!)

v přesně definovaném modelu solární soustavy pro přípravu teplé vody zásobník: objem, tl. izolace, vodivost izolace potrubí: délka, průměr, tl. izolace, vodivost izolace spotřeba teplé vody: množství, denní profil, ... klimatické údaje: lokalita Wurzburg požadavek: plocha kolektorů pro solární pokrytí 40 % 99,99 % soustav pracuje v odlišných podmínkách ! 30/83

15

Simulační model solární soustavy

31/83

Navrhování solárních soustav pro průmyslové aplikace parametry soustavy potřeba tepla návrh plochy kolektorů návrh objemu zásobníku

32/83

16

Bilance solární soustavy

33/83

Parametry solární soustavy Roční solární zisk [kWh/rok] dodaný do solárního zásobníku Qk dodaný do odběru (spotřebiče) – využitý zisk soustavy Qss,u

Roční úspora energie Qu [kWh/rok] závisí na skutečné provozní účinnosti nahrazovaného zdroje tepla ηnz jak ji určit ? je známa? spotřeba provozní el. energie pro pohon solární soustavy podklad pro výpočet úspory primární energie, úspory emisí

34/83

17

Parametry solární soustavy Měrný roční solární zisk qss,u [kWh/(m2.rok)] vztažený k ploše apertury kolektoru Aa měrná roční úspora nahrazované energie ekonomické kritérium:

úspora / m2

x

investice / m2

Solární pokrytí, solární podíl f [%] f = 100 * využitý zisk / potřeba tepla

(procentní krytí potřeby tepla)

Spotřeba pomocné elektrické energie Qpom,el [kWh/rok] odhad: provoz cca 2000 h x příkon el. zařízení (čerpadla, pohony, reg.) běžně do 1 % ze zisků 35/83

Solární soustavy – základní parametry měrné využité solární zisky qss,u [kWh/m2.rok] solární podíl

f=

Qss ,u Qss ,u Q = 1− d = Q p ,c Q p ,c Qs ,u + Qd

[-]

36/83

18

Bilance solárního ohřevu vody qss,u = 400 kWh/m2

f = 60 %

37/83


f = 40 %

38/83

19


f = 65 %

s rostoucím solárním pokrytím klesají měrné zisky soustavy 39/83

Bilance solárního ohřevu vody Q TV , Q k [kWh]

3500

65 % 60 % 40 %

3000 2500 2000 1500 1000 500 0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

měsíc 40/83

20

Bilance solárního ohřevu vody

41/83

Navrhování solárních soustav návrh solární soustavy podle požadavků investora / kritérií ekonomika (úspora nákladů / investice), ekologie (úspora emisí) nízké pokrytí

x

vysoké pokrytí

předimenzovaná solární soustava: zbytečně vysoká investice nízké zisky, špatné ekonomické parametry problematický provoz 42/83

21

Analýza podmínek pro instalaci potřeba tepla pod 100 °C?

ANO

dostupnost nestíněných ploch pro instalaci kolektorů?

ANO

vhodná orientace dostupné plochy?

ANO

využitelnost solární soustavy v letním období?

ANO

dotazník SO-PRO, vyřazovací kritéria

je možné pokračovat ...

43/83

Analýza podmínek pro instalaci diskuze s technikem „audit“ energetického hospodářství technologické procesy v podniku podle teplotní úrovně toky tepla, hmotnostní toky, teploty vratných větví otevřené, uzavřené, přerušované, nepřerušované druh stávajících zdrojů tepla, spotřeby tepla (měření), účinnosti soustav ceny paliv a energie smysluplná integrace solárního tepla nízké teploty, vysoké využití v letních měsících 44/83

22

Analýza podmínek pro instalaci

analýza teplotní úrovně analýza potřeby tepla v dané teplotní úrovni vazby mezi technologiemi 45/83

Úsporná opatření jako první ! zpětné získávání energie z odpadního tepla změna technologie, instalace úsporných zařízení zvýšení účinnosti zdroje tepla změna zdroje tepla (kondezanční, modulované kotle) regulace omezení tepelných ztrát rozvodů úpravy provozní doby a využití 46/83

23

Návrh plochy kolektorů Návrh plochy solárních kolektorů Ak pro zajištění určitého stupně pokrytí f pro typický návrhový den v návrhovém měsíci (okrajové podmínky) stanovení potřeby tepla v dané aplikaci Qp,c stanovení využitelných zisků ze solárních kolektorů Qk,u z porovnání vyplývá potřebná plocha kolektorů Ak pro zvolené pokrytí potřeby tepla (nejčastěji 100 % v návrhovém měsíci)

47/83

Potřeba tepla bilance potřeby tepla Qp,c v daném období (den, měsíc, rok), která má být kryta solární soustavou (nebo její část f . Qpc) vlastní potřeba tepla v dané aplikaci Qp tepelné ztráty soustavy (rozvody, zásobníky) v daném období Qz roční profily, letní odstávky pro návrh plochy kolektorů denní profily pro návrh akumulace, strategie nabíjení

48/83

24

Měření spotřeby tepla na přípravu TV

49/83

Teoretický zisk kolektorů tepelný zisk solárních kolektorů Qk v daném období (den, měsíc)

Qk = 0,9 ⋅η k ⋅ H T,den ⋅ Ak

kWh/den

skutečná denní dávka slunečního ozáření plochy kolektoru HT,den např. tabulky – podle sklonu, orientace, oblasti, doby v roce

střední denní účinnost solárního kolektoru v dané aplikaci ηk teoreticky využitelný tepelný zisk Qk,u solárních kolektorů v daném období (den, měsíc)

Qk,u = Qk − Qz,ss

tepelné ztráty solární soustavy Qz,ss 50/83

25

Tepelné ztráty solární soustavy tepelné ztráty solární soustavy: tepelné ztráty potrubí + solárního zásobníku srážka ze zisků

Qz,ss = ∑U i ⋅ Li ⋅ (t k,m − t ok )⋅τ ss

p=

i

Qz,ss Qk

součinitel prostupu tepla i-tého potrubí Ui délka i-tého potrubí Li střední denní teplota v kolektoru tk,m teplota okolí tok (v době provozu soustavy) doba provozu solární soustavy τss (podle skutečné doby svitu) 51/83

Tepelné ztráty solární soustavy paušální srážka

Qk,u = 0,9 ⋅ηk ⋅ H T,den ⋅ Ak ⋅ (1 − p )

Typ solární soustavy

p

Příprava teplé vody, do 10 m2 Příprava teplé vody, od 10 do 50

0,20 m2

Příprava teplé vody, od 50 do 200

0,10

m2

0,05

Příprava teplé vody, nad 200 m2

0,03

Příprava teplé vody a vytápění, do 10 m2 Příprava teplé vody a vytápění, od 10 do 50

0,30 m2

Příprava teplé vody a vytápění, od 50 do 200 Příprava teplé vody a vytápění, nad 200 m2

m2

0,20 0,10 0,06

zdroj: TNI 73 0302 Energetické hodnocení solárních tepelných soustav – Zjednodušený výpočtový postup 52/83

26

Tepelné ztráty solární soustavy

30 m2 30 m2 30 m2 30 m2 30 m2

Qk1 = 9 MWh p=

Qz,ss = 1,4 MWh

1,4 = 15 % 9

Qk1 = 45 MWh Qz,ss = 2,5 MWh p=

2,5 =6% 45 53/83

Účinnost solárního kolektoru účinnost solárního kolektoru ηk (střední denní, resp. měsíční účinnost)

( t k,m − t e,s t k,m − t e,s )2 ηk = η0 − a1 ⋅ − a2 ⋅ GT,m GT,m pro střední teplotu kapaliny tk,m v kolektoru během dne pro střední venkovní teplotu v době slunečního svitu te,s např. tabulky – podle oblasti

pro střední sluneční ozáření GT,m během dne např. tabulky – pro sklon, orientaci, oblast

54/83

27

Účinnost solárního kolektoru průměrná denní teplota kapaliny v kolektoru tk,m

Typ aplikace (průmysl)

tk,m [°C]

Předehřev teplé vody, předehřev doplňovací vody

30 až 40

Ohřev vody pro mytí

40 až 60

Vytápění

50 až 60

Čištění, opracování potravin, sušení

60 až 80

Solární chlazení (jednostupňové)

80 až 120

55/83

Návrh plochy solárních kolektorů Návrh plochy solárních kolektorů Ak pro daný návrhový den v typickém návrhovém měsíci (červenec) klimatické a provozní okrajové podmínky

pro zajištění plného nebo částečného (podíl f) pokrytí potřeby tepla podle typu aplikace, podle místní dispozice

Qk,u = 0,9 ⋅ηk ⋅ H T,den ⋅ Ak ⋅ (1 − p ) = f ⋅ Q p ,c nepředimenzovávat v letním období, ekonomické důvody (!) solární soustava slouží jako spořič paliva / nikoli hlavní zdroj 56/83

28

Bilancování tepelných zisků Bilancování solární soustavy pro danou plochu solárních kolektorů Ak pro všechny měsíce roku (referenční dny, okrajové podmínky roku) stanovení potřeby tepla v dané aplikaci stanovení využitelných zisků ze solárních kolektorů z porovnání vyplývá využitelnost zisků z kolektorů pro krytí potřeby tepla, přebytky nelze započítat

57/83

Navrhování solárních soustav

potřeba tepla

zisk solární soustavy

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

58/83

29


potřeba tepla


1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

59/83


potřeba tepla


1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

60/83

30

Navrhování s nomogramy ? vypracovány pouze pro konkrétní: solární kolektor (typ: křivka účinnosti, optická charakteristika) podmínky (sklon, orientace, klimatická oblast, aj.) aplikaci (izolace, rozvody, ...) odběrové charakteristiky

nedoporučuje se ... proč ?

61/83

Navrhování s nomogramy ? 700

100

kvalitní plochý kolektor, sklon 45°, jih potrubí 50 (I)+ 20 m (E)

90

70 60

400

50 300

40

solární pokrytí [%]

80

500

2

měrný zisk [kWh/m .rok]

600

30

200

20 100 10 0

0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

plocha kolektorů [m2] 62/83

31


100

méně kvalitní plochý kolektor, sklon 45°, jih potrubí 50 (I)+ 20 m (E)

90

500

70 60

400

50 300

40


80

2


600

30

200

20 100 10 0

0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100



100

méně kvalitní plochý kolektor, sklon 30°, JZ potrubí 100 (I)+ 50 m (E)

90

70 60

400

50 300

40


80

500

2


600

30

200

20 100 10 0

0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


32


100

trubkový vakuový kolektor, sklon 45°, jih potrubí 50 (I)+ 20 m (E)

90

500

70 60

400

50 300

40


80

2


600

30

200

20 100 10 0

0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100



100 90

600

60

400

50 300

40


70

2


80 500

30

200

20 100 10 0

0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


33

Simulační nástroje (návrh, bilance) simulace s hodinovým krokem a menším, dynamické modely prvků (zásobník, kolektor), hodinové klimatické údaje pro různé oblasti náročné na vstupní údaje, které často nejsou k dispozici (modifikátor úhlu dopadu, rozměry potrubí, tloušťky izolací, profily spotřeby, atd.) nutná zkušenost cena (x0.000 Kč)

Polysun (Professional, Designer) T-Sol (Professional, Expert) TRNSYS (pro vývoj a výzkum) – zcela nevhodný pro projektanta (!)

67/83

Polysun (SPF Rapperswil, CH) Polysun Light Intuitivní ovládání pomocí asistentů a šablon hydrauliky

Polysun Professional Možnost definovat vlastní komponenty, více šablon

Polysun Designer Flexibilita a modularita při konstrukci hydraulických systémů

velasolaris.com www.opc15.com

68/83

34

T*SOL (Valentin Software, DE) T*SOL Pro (advanced) 80 předdefinovaných konfigurací pro přípravu teplé vody a vytápění, bazén, navrhování soustav T*SOL Expert (premium) expertní, vývoj a optimalizace soustav, monitoring, validace parametrů, komplexní soustavy (CZT, průmysl, atd)

valentin.de ekowatt.cz

69/83

70/29

Optimální sklon ?

15-60°

jihovýchod - jihozápad

východ

jih

západ 70/83

35

71/29

Orientace kolektoru ? orientace kolektorů

x

zásadně orientovat

orientace střechy

jihovýchod – jih – jihozápad

V

Z

JV

JZ

dopadlá energie

-18 %

-15 %

-6 %

-3 %

plochý kolektor zisky

-26 %

-19 %

-8 %

-4 %

trubkový kolektor zisky

-21 %

-15 %

-4 %

0%

71/83

Sklon kolektorů fotovoltaika 35° produkce el. energie produkce do veřejné sítě bez ohledu na místní odběr bez nutnosti akumulovat

maximalizace zisku

?

fototermika 45° produkce tepla produkce pro místní spotřebu (odběr) nutnost akumulace omezený přenos solárního tepla sítěmi

optimalizace zisku 72/83

36

Mechanické dílny Kojetín

sluneční kolektor SP 80/085

140 ks

jímací plocha kolektorů

120 m

solární zásobník s vloženým 3 výměníkem OVS 2x 4 m

8m

investiční náklady v roce 1976

~ 450 tis. Kč

projektant a dodavatel v roce 1976

OPS Kroměříž

2

3

73/83

Mechanické dílny Kojetín

74/83

37

ETA Hlinsko příprava teplé vody solární kolektory 20 m2 zásobník teplé vody 1000 l

75/83

ETA Hlinsko

76/83

38

ETA Hlinsko 4000

1000

VTV [l]

VTV [l] 800

3000

600 2000

400 1000

200

0

22:00

20:00

18:00

16:00

14:00

12:00

8:00

10:00

6:00

4:00

2:00

0:00

0

PO

ÚT

ST

ČT

PÁ

SO

NE

77/83

ETA Hlinsko 6000

kWh

350 až 450 kWh/(m2.rok)

tepelné zisky solární soustavy potřeba energie na přípravu TV

5000

4000

3000

2000

1000

X.09

VII.09

IV.09

I.09

X.08

VII.08

IV.08

I.08

X.07

VII.07

IV.07

I.07

X.06

VII.06

IV.06

I.06

0

měsíc 78/83

39

Feifer kovovýroba Holice ohřev teplé vody vytápění ohřev černicí lázně 9 x Suntime 2.5 (plocha 90 m2) plochá střecha orientace jih realizace 2008

79/83

Fotobioreaktor Nové Hrady Foto-bioreaktor pro pěstování řas Ústav fyzikální biologie Jihočeské univerzity Nové Hrady Fresnellovy čočky 120 m2 ploché kolektory 32 m2

80/83

40

Fotobioreaktor Nové Hrady

Fotobioreaktor v Nových Hradech 81/83

Děkuji za pozornost http://www.solarnispolecnost.cz

http://www.solar-info.cz

82/83

41

Kontakty Československá společnost pro sluneční energii (ČSSE) Novotného lávka 5, 116 68 Praha 1 Česká republika [email protected]

Tomáš Tomáš Matuš Matuška Ústav techniky prostř prostředí edí, Fakulta strojní strojní, ČVUT v Praze Technická Technická 4, Praha 6 tomas.matuska @fs.cvut.cz [email protected] 83/83

42

Projekt SO-PRO Porýní Vestfálsko

Intelligent Energy - Europe Projekt Solar Process Heat – SO-PRO Region Nordrhein-Westfalen (D)

Heli Kasa Dipl.-Ing. (FH), M.Sc. GERTEC Ingenieurgesellschaft Martin-Kremmer-Str. 12 45327 Essen Treninkový kurz 05.05.2011, České Budejovice (CR)

L:\VORLAGEN\Powerpoint\neu_GERTEC-quer.ppt

16.05.2011

1


Agenda SO-PRO-Projektpartner GERTEC Ingenieurgesellschaft SO-PRO in Nordrhein-Westfalen Solarthermisches Potenzial für Prozesswärme in Nordrhein-Westfalen Investitionskosten Solare Prozesswärme in Deutschland Anlagenbeispiele Nordrhein-Westfalen Fazit

2


Die Gertec GmbH Ingenieurgesellschaft Ingenieurbüro in Essen, 54 Mitarbeiter Arbeitsfelder: Energiekonzepte und Technische Gebäudeausrüstung Leistungen: Konzepte, Planung/Bauleitung, Weiterbildung Koordination des Projektes SO-PRO in Nordrhein-Westfalen

Weltkulturerbe Zeche Zollverein, Essen

3


Akteure in Nordrhein-Westfalen (NRW) Energieagentur NRW Handwerkskammer Düsseldorf Industrie- und Handelskammer Essen Verbände: Fachverband Sanitär, Heizung, Klima Industrieverbände z.B. Textil, Beton und Oberflächentechnik

Æ Vorträge zum Thema Solare Prozesswärme Æ Veröffentlichungen zum SO-PRO-Projekt in den Medien der Institutionen Æ Kooperationen (Regionale Konferenz und Regionale Fachkräfteschulung) 4


Solarthermisches Potenzial in NRW

Quelle: Solaratlas der EnergieAgentur.NRW

Globalstrahlungssumme im Winterhalbjahr

Globalstrahlungssumme im Sommerhalbjahr

Æ Strahlungsangebot in NRW im Jahresmittel: 930 – 1.010 kWh/m²·a 5


Solarthermisches Potential in NRW 27% des industriellen Energiebedarfs in Europa entfällt auf die Wärmeerzeugung ~30% des industriellen Wärmebedarfs liegt bei Temperaturen <100 °C ~27% des industriellen Wärmbedarfs liegt bei Temperaturen zwischen Menge Einheit Inhalt 100 und 400°C Endenergieverbrauch im verarbeitenden Gewerbe 888.404

Theoretisches Potenzial in NRW: Æ ca. 58.000 m² Kollektorfläche pro Jahr

TJ/a

40% 8.071 TJ/a 2.241.939 MWh 970 kWh/(m²*a) 40% 388 kWh/(m²*a)

in NRW 2007 Anteil Prozesswärme (Deutschland) Prozesswärmeverbrauch in NRW 2007 Anteil Prozesswärme <100 °C Prozesswärmeverbrauch < 100°C solar erschließbares Potenzial (vgl. Österreich) solarthermisch erschließbarer Prozesswärmebedarf in NRW 2007 solarer Deckungsgrad theoretisches Potential in NRW 2007 theoretisches Potential in NRW 2007 durchschnittliche Globalstrahlung NRW Systemnutzungsgrad Solarkollektor-Anlage spez. Ertrag

5.778.192 qm 10% 577.819 qm 57.782 qm

theor. Kollektorfläche Anteil Erschließung bis 2020 Nachfrage bis 2020 in Gewerbe NRW jährliche Nachfrage

67% 593.454 TJ/a 10% 59.345 TJ/a 34% 20.177

6

TJ/a


Investitionskosten Solare Prozesswärme Komponenten:

-

Solarkollektoren (Luft / Flach / Vakuum) Montagesystem Pufferspeicher Rohrleitungen, Wärmetauscher, Isolierung, etc. MSR-Technik Hydraulische Einbindung in den jeweiligen Prozess Investitionskosten Vakuumröhrenkollektor-Anlage

Spezifische Kosten Solarthermie - 100 bis 500m²: 550 - 800 EUR/m²BKF - ab 500m²: 450 - 600 EUR/m²BKF

Anlagengröße (BKF) Vakuumröhrenkollektoren Montagesystem/Unterkonstruktion Speicher Rohrleitungen Regelung Hydraulik Montage gesamt spez. Kosten

7

247 m² 78.388,00 EUR 7.352,40 EUR 9.225,69 EUR 15.500,00 EUR 5.434,00 EUR 4.373,18 EUR 38.610,00 EUR 158.883,27 EUR 643,25 EUR/m²


Vollkostenrechnung Anlagengröße

100 m²

Jährlicher Ertrag

50.000 kWh/a (500 kWh/m²)

Installationskosten ./. 30% Förderung

49.000 €

Abschreibungsdauer

20 Jahre

Zinssatz

4,5 %

Æ spezifischer Wärmepreis

98 €/MWh

Energiekosten (konventionell)

90 €/MWh

Statische Amortisation

23,6 Jahre

8


Dynamische Betrachtung 2%

jhrl. Energiepreissteigerung

90

€/MWh konv. Wärmepreis (Gas/Öl)

Kostenvorteile der solaren Prozesswärme gegenüber konventioneller Energieerzeugung

kum. Kostenvorteil

7.029 €

spez. Investkosten/m²

700 €

8.000 €

7.000 €

6.000 €

5.000 €

[€/a]

4.000 €

3.000 €

2.000 €

1.000 €

-

€ 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

-1.000 €

-2.000 € Jahre

Kostenvorteil

9

kum. Kostenvorteil

13

14

15

16

17

18

19

20


Anlagenbeispiel: Edmund Merl GmbH in Brühl bei Köln Anlagentyp:

Flachkollektor

Anlagengröße:

568 m²

Speichervolumen:33.000 L Leistung:

398 kW

Temperaturniveau:

bis 60°C

Solarer Deckungsgrad:

40%

Inbetriebnahme:

März 2011

Investitionssumme:

297.000 EUR

Förderung:

90.000 EUR

Feinkostherstellung Verwendung des solar erwärmten Wassers für Spülvorgänge der Produktionsmaschinen 11


Anlagenbeispiel: Edmund Merl GmbH in Brühl bei Köln

Quelle: Priogo AG, Zülpich

12


Anlagenbeispiel: Edmund Merl GmbH in Brühl bei Köln

Legende 1 Einstrahlung Kollektorfläche 1.1 Optische Kollektorversluste 1.2 Thermische Kollektorverluste 2 Energie vom Kollektorfeld 2.1 Solarenergie an Speicher 2.5 Rohrverluste außen 2.6 Rohrverluste innen 3.1 Speicherverluste 3.4 Speicher an Heizung 6 Endenergie 6.1 Zusatzenergie 9 WW-Energie aus dem Speicher 10.2 Wärme an NT-Heizung

646 145 163 292 280 5.987 5.555 16.947 0 761 419 682 0

MWh MWh MWh MWh MWh kWh kWh kWh kWh MWh MWh MWh kWh Quelle: Priogo AG, Zülpich

Anlagenwirkungsgrad: 43%

14


Anlagenbeispiel: Steinbach und Vollmann in Heiligenhaus bei Essen Anlagentyp:

Vakuumröhrenkollektor

Anlagengröße:

400 m²

Leistung:

180 kW

Temperaturniveau:

60°C bis 80°C

Solarer Deckungsgrad: 30 bis 35% Inbetriebnahme:

2008

Oberflächenveredlung Verwendung des solar erwärmten Wassers für die Beheizung von Tauchbädern (Galvanik) Fotos: Steinbach & Vollmann GmbH & Co KG

15


Anlagenbeispiel: Steinbach und Vollmann in Heiligenhaus bei Essen Forschungsprojekt: „Solare Prozesswärme – Standards“ Æ Anlagenmonitoring Projektbeteiligte:

- Solar-Institut Jülich an der Hochschule Aachen - Hochschule Düsseldorf Fachbereich Maschinenbau + Verfahrenstechnik - Steinbach & Vollmann GmbH & Co KG - SOTEC-Solar, Plettenberg

Projektziel:

- Optimierung des Betriebverhaltens - Detaillierte Erkenntnisse aus dem Anlagenbetrieb für eine standardisierte Systemintegration - Wirtschaftlichkeit solarer Prozesswärmeanlagen und deren Komponenten 16


Anlagenbeispiel: Steinbach und Vollmann in Heiligenhaus bei Essen Ausgangssituation: - Anlagenkonzeption wurde ohne konkrete Erfahrungen in der Integration solarthermischer Prozesswärme erstellt - Die Umsetzung und der Betrieb der Anlage wurden von Anfang an als Lernprozess angesehen - Nutzer, Planer und Installateur waren bereit, ein solches innovatives und ambitioniertes Projekt gemeinsam anzugehen

17


Anlagenbeispiel: Steinbach und Vollmann in Heiligenhaus bei Essen

Hydraulisches Schema vor der Optimierung

Nach der Optimierung Quelle: SOTEC-Solar, Solarinstitut Jülich, Hochschule Düsseldorf

18


Anlagenbeispiel: Steinbach und Vollmann in Heiligenhaus bei Essen Lösungsansätze: Beladung der 5 Pufferspeicher in Reihe Æ Erreichung 5 verschiedener Temperaturniveaus Schaffung der Möglichkeit, Solarwärme direkt in Galvanikbäder einzubringen Austausch der vorhandenen Pumpen in leistungsstärkere drehzahlgeregelte Pumpen

19


Anlagenbeispiele allgemein Lfd.Nr. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Branche Metallindustrie (Oberflächenveredlung) Landwirtschaft Industrie Lebensmittelindustrie (Brauerei) Metallindustrie (Oberflächenveredlung) Lebensmittelindustrie (Feinkost) Dienstleistung Lebensmittelindustrie (Brauerei) Lebensmittelindustrie (Käse) Landwirtschaft Lebensmittelindustrie (Gewürze) Lebensmittelindustrie (Brauerei) Dienstleistung Möbeltischlerei Automobilindustrie Landwirtschaft Dienstleistung Zementindustrie

Einsatzgebiet Entfettungs- und Galvanikbäder Trocknung von Wildblumensamen Klimatisierung/Gebäudewärme Brauprozess Galvanische Bäder Reinigung/Spülung von Anlagen Wäscherei Flaschenreinigung, Brauprozess Käse Schweinefarm, Fußbodenheizung Waschen und Trocknen von Gewürzen Brauprozess Autowäsche Holztrocknung Karosseriewaschanlage; Entfettungsbad Hühnerfarm Containerreinigung, Waschprozess Zementfertigung

21

Land Deutschland Deutschland Deutschland Deutschland Deutschland Deutschland Deutschland Deutschland Italien Niederlande Österreich Österreich Österreich Österreich Spanien Spanien Spanien Türkei


Fazit Einbindung solarer Wärme in Industrieprozesse technisch möglich Komponenten und Systeme sind (noch) nicht standardisiert und müssen individuell betrachtet werden Sehr komplexe Zusammenhänge erfordern intelligente und kreative Lösungen Allgemeingültige Lösungen existieren nicht! Mit engagierten und interessierten Partnern können jedoch künftig gute und effektive Konzepte für Prozesswärme erarbeitet und umgesetzt werden

22


Dipl.-Ing. (FH), M.Sc.

Heli Kasa Mail: [email protected] Tel: +49 – (0)2 01 – 245 64 –54 GERTEC GmbH Ingenieurgesellschaft Martin-Kremmer-Str. 12 D-45327 Essen

L:\VORLAGEN\Powerpoint\neu_GERTEC-quer.ppt

16.05.2011

23

Projekt Solar Process Heat Vzdělávací kurz 05.05.2011, České Budějovice

Ing. Zdeněk Krejčí, technik ECČB

Roční dávky slunečního záření

1

Roční dávky slunečního záření Německo a Česká republika podobné podmínky: 1000 až 1200 kWh/m2 (s výjimkou jižního Německa) podobné solární soustavy podobné typy solárních kolektorů podobné roční tepelné zisky

Průmyslové obory a procesy vhodné pro využití solárního tepla •

Potravinářský průmysl

sušení mytí pasterizace vaření sterilizace tepelné zpracování

30 – 90 °C 40 – 80 80 – 110 95 – 105 140 – 150 40 – 60

•

Textilní průmysl

mytí bělení barvení

40 – 80 60 – 100 100 – 160

•

Chemický průmysl

vaření destilace různé chemické procesy

95 – 105 110 – 300 120 - 180

•

Ostatní obory

předehřev napájecí vody vytápění výrobních hal vyhřívání lázní

30 – 100 30 – 80 30 – 80

Průmysl stavebních hmot, výroba nápojů, dřevozpracující průmysl, kovozpracující průmysl, papírenský průmysl

2

Avila 252 plochých kolektorů (21 x 12 ks), 530 m2, 2 x 20 m3

Avila

3

• Schema zapojení ESQU E M A DDE E PRINCIPIO P R IN C IP IO ESQUEMA P I S C IN A C A T A F O R E S IS

P IS C IN A PREDESENGRASE

C U B A: 90 m 3

CUBA: 30 m 3 C i r c u it o d e a g u a s o b r e c a le n t a d a

IN T E R C A M B IA D O R C A T A F O R E S IS VA

IN T E R C A M B I A D O R PREDESENGRASE

C ir c u i t o d e a g u a s o b re c a le n ta d a

P IS C IN A FOSFATADO

V .C .

C U B A: 90 m 3 ÀR EA TOTA L PANELES 530 m 2

VA

Sonda Tª VA

V .C . VA

132 CO LE CTO RES G S 5000 ST

IN T E R C A M B IA D O R FOSFATADO

C o b re 2"

IN T E R C A M B I A D O R C A L E N T A M IE N T O S 11

F O S F A T A D O Y C A T A F O R E S IS ( C i r c u it o d e c a l e n t a m ie n t o ) 4 0 ° C - > 5 5 °C

S1

AG UA + P R O P I L E N G R I C O L (3 5 % )

S12

V A

S 13

V A

V A

IN T E R C A M B IA D O R F&C 324 K w

S14

VA

IN T E R C A M B IA D O R PREDESEN GRA SE 186 K w

120 C OLEC TORE S G S 5000 ST

S9

S10

V 1

V 2

C ob re 3 " C o b re 3 "

S8

S6

S4

S5

~ 4 5 °C C ob re 3 "

A CU M U LAD OR S OLA R 1

~ 4 5 °C

Cobre 3"

S3

C o b re 3 "

A CUM ULADO R SO LAR 2

C o bre 3 "

2 0 . 0 0 0 lt r s

2 0 . 0 0 0 lt r s S2

B 1 .1

V ac iad o B 1 .2

Q

P R IM A R IO

= 1 8 . 9 0 0 l /h

C o b re 3"

V A S O D E E X P A N S IÓ N 1 d e 5 0 0 lt r s

Q

S E C U N D A R IO

= 1 8 . 9 0 0 l/ h B 2 .1

B 3 .1

B 2 .2

B 3 .2

Q

A P O R T E SO LA R

= 2 0 . 0 0 0 l /h

C ob re 3 " FQ A S1

S3 S2

P S HL LSL

S5 S4

S9 S6

S8

S11

S10

S13

S12

V a c ia d o

S14

PLC DE CO NTRO L IN S T . S O L A R

LLEN A DO AF

FQ

A

LSL

I SA S N IN SS N AMNO M T OORT IO BR É RI IBC É AR , SI C . AA. , S . A . - P L-A AV - IL A P NL TAAN D T EA ADVEI L A C IR C U IT O S O L A R

P SH L B11 B12

B21 B22 B31

V A S O D E E X P A N S IÓ N 2 d e 5 0 0 ltr s

C IR C U IT O S E C U N D A R IO

B 32 V 3 V V 1 V 2

C IR C U IT O P R E D E S E N G R A S E

S IS T E M A D E L L E N A D O A U T O M Á T IC O

C IR C U IT O F O S F A T A D O Y C A T A F O R E S IS

A .F .

IN S T A L A C IÓ N S O L A R P L A N T A D E P IN T U R A Fe ch a D i b u j a d o 2 7 -0 9 -0 7 C o m p ro b .

N o m bre P .C .

F irm a s

IN S T A L A D O R G a m e s a S o l a r & E L Y O I b é r ic a

Avila

4

Nissan Avila

Jatka v Montesanu, 290 m2 s akumulační nádrží o objemu 23 m3 45% potřeby teplé vody o požadované teplotě 40 a 60 °C. 314 MWh / rok (1083 kWh / m2). Náklady činily 200 000 EUR

Ploché kolektory na střeše výrobní haly v Montesanu na ostrově Tenerife, La Esperanza, Španělsko.

5

Laguna (textilní průmysl, úprava a mytí vodou) prádelna v obchodní čtvrti v Marburgu v Německu.

57 m2 a akumulační nádrží 3,3 m3. Voda pro doplňování napájecí vody parních kotlů z 20 na 90 °C, technologická voda pro praní z 20 na 80°C. Možno až na 125°C

Plocha s prototypy vylepšených plochých kolektorů (ve stavbě). Kolektory mají dvě krycí vrstvy (solární sklo a plastová fólie) a jsou vybaveny vnějšími reflektory.

400 m2, akumulační nádrž o velikosti 9 m3, 16 galvanických van (celkem 21 m3) 60 – 80 °C, náklady 240 000 EUR dotace od oblastní vlády ve výši 300 EUR/m2 Doba návratnosti je odhadnuta na 7 let (včetně dotací)

Vakuové trubicové kolektory (400 m2) na střeše firmy Steinbach & Vollmann, v Heiligenhausu Německo.

6

Lammsbräu (pivovar, konvektivní sušení se vzduchovými kolektory)

Systém vzdušných kolektorů předehřívá čerstvý vzduch na vysoušení ve sladovně. Jelikož vzduch je užíván přímo, není třeba akumulační nádrže. Na sušení je potřeba teplot do výše 60 °C

Ploché vzdušné kolektory na střeše firmy (potrubí ventilace horkého vzduchu je vpravo).

Solar Installation in ALPINO S.A., Thessaloniki

• Mlékárna 324 + 324 m2 • 15 + 10 m3 • Financování z úspor

7

Styl Studená

Styl Studená

8

KOVOTEX 8 vakuovaných plochých kolektorů, 14 m2, zásobník 2000 l

Domov důchodců Dobrá Voda 16 plochých kolektorů, 28 m2, zásobník 2 x 750 l STAVAJÍCÍ OHŘEV (AKUSET) PŘEDEHŘEV PŘI TUV

PŘÍPRAVĚ TEPLÉ VODY

AOV

TOPNÁ VODA

KK T T

T

SOLÁRNÍ KOLEKTORY 20 m2 TW CIRKULACE P STUDENÁ VO DA

PV

VV

TW

ZK

OČ1 VK

TW

TW

M

KK

KK TW

DN 32 800 kg/hod

KK

VK M

P

STUDENÁ VODA 2 x AKUMULAČNÍ NÁDRŽ 750 LITRŮ EN

VE PRÁDELNĚ

9

Würth 10 plochých kolektorů, 18 m2, zásobník 1000 l PŘÍPRAVA TEPLÉ VODY

AOV KK SOLÁRNÍ KOLEKTORY

STÁVAJÍCÍ OHŘÍVAČ

18 m2 TW

PV

KK

DN 32

TW

800 kg/hod

M

KK

ZK

VV

OČ1 VK

KK

VK

P

STUDENÁ VODA M

AKUMULAČNÍ NÁDRŽ 1000 LITRŮ (PUFER PSR 1000) VE STROJOVNĚ EN

AGRO-LA 24 plochých kolektorů, 42,5 m2, zásobník 3 000 l PROPLACHOVÁNÍ

AOV KK SOLÁRNÍ KOLEKTORY 42,5 m2 TW

PV

DN 32

KK STÁVAJÍCÍ TECHNOLOGICKÁ LINKA

TW

1600 kg/hod

M

KK

VV

ZK

OČ1 VK

KK

VK

P

STUDENÁ VODA M

NEREZOVÁ AKUMULAČNÍ NÁDRŽ 3000 LITRŮ (PUFER PSR 3000)

EN

V MÍSTNOSTI PŘÍPRAVA SMĚSI MÍSTO ZÁSOBNÍ NÁDRŽE NA STUDENOU VODU

10

Strojírna Vimperk 20 plochých kolektorů, 35 m2, zásobník 2 000 l AOV KK TOPNÁ VODA Z KOTLŮ

SOLÁRNÍ KOLEKTORY STÁVAJÍCÍ OHŘÍVAČ

35 m2 TW

PV 4000 kg/hod

DN 40

2000 kg/hod

DN 25

75°C KK OČ2

F ZK KK

KK TW

DN 32

TW

1000 kg/hod

LÁZEŇ 1

60 °C

2000 kg/hod 65°C KK OČ2 M

VV

ZK

OČ1 VK

P

LÁZEŇ 2

60 °C

STUDENÁ VODA

KK

VK

F ZK KK

KK TW

M

KK

AKUMULAČNÍ NÁDRŽ 2000 LITRŮ (REGULUS HSK 2000)

M

EN

ALTERNATIVNÍ ZAPOJENÍ AKUMULAČNÍ NÁDRŽE

ZAPOJENÍ S EXTERNÍM VÝMĚNÍKEM

EN

P3V

M

TW

M

TW

TW

V1,2

M P

Masna Vimperk 48 plochých kolektorů, 85 m2, zásobník 2 000 l PŘÍPRAVA TEPLÉ VODY

AOV

NEBO KK

PŘEDEHŘEV NAPÁJECÍ VODY STÁVAJÍCÍ OHŘÍVAČ

SOLÁRNÍ KOLEKTORY 88 m2 TW

PV

M

KK

M

TW

DN 40 2000 kg/hod

V1 KK

M

KK VV

OČ1

VK

ZK

KK

VK

P

STUDENÁ VODA M

AKUMULAČNÍ NÁDRŽ 2000 LITRŮ (PUFER PS 2000)

EN

V KOTELNĚ

11

Jihostroj 24 plochých kolektorů, 42,5 m2, zásobník 3 x 1 000 l

AOV KK SOLÁRNÍ KOLEKTORY 42,5 m2 TW

TW

PV

TW DN 25

KK

stávající kotle

vytápění lázní

TW

TW

TW

560 kg/hod

KK OČ2

F ZK KK

M

KK

VV

ZK

OČ1 VK

KK

VK

M

M

3 x AKUMULAČNÍ NÁDRŽ 1000 LITRŮ

EN

EN

Technologické procesy • • • • • •

Příprava teplé vody................................................. 7 Ohřev lázní............................................................. 4 Mytí technologie....................................................... 3 Předehřev napájecí vody........................................ 2 Sušení..................................................................... 1* Vytápění hal............................................................ 1*

12

Provozy podle druhu výroby

• • • • • • •

Strojírenství – kovoprůmysl................................................ Povrchové úpravy............................................................... Potravinářský průmysl......................................................... Elektrotechnický průmysl.................................................... Služby................................................................................. Papírenský průmysl............................................................. Textilní průmysl...................................................................

7 4 4 2 2 1 1

Přehled výsledků screeningů provoz

počet kolektorů (ks)

plocha klektorů (m2)

akumulace (m3)

produkce (kWhod)

nahrazuje palivo

cena paliva (Kč/kWh)

úspora (Kč/rok)

inv. náklady (Kč)

návratnost (rok)

Kovotex

ohřev lázní

8

14

2

8000

elektřina

3,75

30000

350000

12

Domov důchodců D. Voda

prádelna

16

28

1,5

7600

elektřina

3,31

25156

450000

17

Strojírna Vimperk

ohřev lázní + TV

20

35

2

12650

elektřina

2,8

35420

480000

28

Wurth Elektronik

příprava TV

10

18

1

10000

pára

0,7

7000

300000

43

Agrola

příprava TV

10

18

1

7850

plyn

1,4

10990

300000

27

Masna Vimperk

předehřev vody

50

88

2

80000

plyn

1,3

105600

1500000

14

Jihostroj Velešín

ohřev lázní

24

42

3

21000

plyn

1,9

39900

700000

18

Kovosvit

ohřev lázně

12

20

1

6500

elektřina

3

19500

360000

18

příprava TV

22

40

2

15700

elektřina

3

47100

630000

13

Kerm Liebers

příprava TV

44

78

4

30600

plyn

1,6

50000

1320000

26

Cogebi

příprava TV

25

45

3

21000

plyn

1,4

29400

700000

24

Firma

13

Přehled výsledků screeningů • • • • • •

Postavení hlavního energertika podniku Nízká energetická účinnost procesů Odpadní teplo Malý podíl energie v celkových nákladech Příznivé ceny energií Dlouhá doba návratnosti opatření na úsporu energií

•

Podíl výrobků pro automobilový průmysl

Navrhování • Analýza podmínek pro instalaci v dané budově a provozu •

Nárys budovy, orientace a sklon střech, jeřáb, statika

• Analýza vlastností výrobního procesu a tepelné distribuční sítě •

Otevřené a nepřetržité, bez rekuperace, teploty, množství, schemata zapojení

• Analýza možností optimalizace procesu a opatření na úsporu energie •

Modernizace výrobního zařízení, výměna starého otopného systému, využívání kondenzačního tepla, rekuperace odpadního tepla

14

Dotazník Solární technologické teplo v podniku - Vyřazovací kritéria • Vyskytuje se ve vašem podniku výrobní technologický proces vyžadující teplotu nejlépe pod 80 °C? • Máte k dispozici dostatek místa (střešních či jiných ploch) k instalaci solárně termických kolektorů? • Je tato plocha orientovaná na jih, jihovýchod, jihozápad a je bez zastínění?

Předpoklady pro solární technologické teplo • • • • • • • • • • •

Potřebujete technologické teplo od března do září? Potřebujete technologické teplo přinejmenším 5 dní v týdnu? Máte dostatek místa/ploch pro instalaci akumulačních nádrží (např. suterén, skladiště, venkovní prostory)? Plánujete v příštích letech přestavbu nebo rozšíření podniku? Je zapotřebí renovovat/rozšířit zásobování teplem nebo plánujete z nějakého jiného důvodu změnu v příštích letech? Můžete vyloučit využívání odpadního tepla (např. z kompresoru, z chladicí jednotky nebo ekonomizéru)? Je pro vás přijatelná návratnost investice do solárního systému okolo 10 let? Očekáváte růst cen energií v příštích letech? Jsou stabilní ceny energií zásadní pro váš podnik? Je ve vašem podniku zásadní zájem na využívání obnovitelné energie (např. z důvodu ochrany životního prostředí, image, snižování CO2)?

15

Předběžný návrh • Šikmá střecha – nezastíněná plocha = hrubá plocha kolektorů • Plochá střecha – nezastíněná plocha/2,5 • Plocha apertury x 500 kWh/m2 / potřeba tepla, Výsledek 10 – 50 % • Potřeba tepla x 0,4 / 500 kWh/m2 • Akumulační nádrž 50l/m2 • Simulace systému

Návrh systému • Simulace systému • Softwarové nástroje • TRNSYS Studio 16, http://sel.me.wisc.edu/trnsys • SHW-Win, http://www.iwt.tugraz.at • Polysun 4, http://www.solarenergy.ch www.velasolaris.com/download/polysun/polysundemo.exe

• T*Sol, http://www.tsol.de www.valentin.de/produkte/solarthermie/0/tsol-onlinerecner

16

Ohřev vody pro MYTÍ / ČIŠTĚNÍ

cleaning water 60 °C

solar thermal system

buffer storage

boiler

storage

Water heated up to 60 °C

fresh water 15 °C

Uživatelský profil – velký podnik working week

working day

year

120%

120%

100%

100%

100%

80%

80%

80%

Dem and

D em and

D em and

120%

60%

60%

40%

40%

20%

20%

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Hour of day

40% 20%

0%

0%

60%

0% 1

2

3

4

5

Day of week

6

7

1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51

Week of year

17

Diagram pro solární systém 800

Temelín: Total horizontal radiation = 1057 kWh / year m²

70

700

60

600

50

500 solar fraction solar gains

40 30

400 300

20

200

30 liter storage vol. / m²Ap 50 liter storage vol. / m²Ap

10

solar system gains [kWh / (year*m2Ap)]

solar fraction [%]

80

100

70 liter storage vol. / m²Ap

0 0

25

50

75

100

125

150

175

0 200

utilisation ratio [liter washing water / (day * m2Ap)]

Uživatelský profil – malý podnik workingweek

workingday

year

120

120

100

100

100

heat demand [ % ]

heat demand [ % ]

heat demand [ % ]

120

80

80

80

60

60

60

40

40

40

20

20

20

0

0

0

0 2 4 6 81012141618202224

0 1 2 3 4 5 6 7

0 5 101520253035404550

timeofday

dayof week

weekof year

18


800 2

70

700

60

600

50

500

40

400

30

300

20

200

10

10 liter storage vol. / m2 coll.




solar fraction solar gains

0

100

solar system gains [kWh / (year* m2Coll.)]

solar fraction [% ]

Würzburg: total horizontal radiation = 1090 kWh / year * m

0 0

25

50 75 100 125 150 2 utilisation ratio [liter cleaning water / (day * m coll. )]

175

200


800 W ürzburg: t otal horizont al radiat ion = 1090 kW h / year * m 2

700

solar fraction [% ]

600

2.

50

500

3.

40

400

30

300

20

200

4. 10

10 lit er st orage vol. / m2 coll.

30 lit er storage vol. / m2 coll.

50 lit er st orage vol. / m2 coll.

70 lit er storage vol. / m2 coll.

solar f ract ion solar gains

0

0 0

•

100

2

1.

60

solar system gains [kWh / (year* m Coll.)]

70

25

50 75 100 125 1 50 2 ut ilisa tion ratio [liter cleaning w ater / (d ay * m coll. )]

132 m2

88 m2

1 75

200

66 m2

Potřeba 6,6 m3/den, 88 m2, nádrž 4,4 m3

19

Diagram pro solární systém • Platí pro • Ploché kolektory:

ηο=0,83, a1=3,8; a2=0,012 • Trubkové vakuové kolektory:

ηο=0,64, a1=0,75; a2=0,005 • Vzduchové kolektory:

ηο=0,82, a1=4,2; a2=0,034

Diagram pro solární systém dodavatel

typ

hrubá plocha

Solar Power

SKR 500

2,57

Regulus

KPA1 ALP

2,00

Buderus

SKN 30

Herz Bohdalice

plocha apertury

η0

a1

a2

2,56

0,820

3,821

0,0108

1,85

0,750

3,350

0,0160

2,37

2,26

0,770

3,681

0,0173

CS 100 F

2,08

1,90

0,800

3,340

0,0075

EKS 3000

2,53

2,27

0,850

3,580

0,0149

Viessmann

100 F

2,51

2,32

0,743

4,160

0,0124

Stiebel Eltron

SOL 27

0,810

3,560

0,0137

Animatrans

SKF 21

2,00

1,88

0,800

3,250

0,0177

KTO

SOL 120

2,02

1,97

0,761

4,000

0,0100

KKH

TOPSON F3-1

2,30

2,00

0,804

3,235

0,0117

Protherm

SRD 2,3

2,51

2,35

0,810

3,760

0,0120

0,793

3,612

0,0131

20

Předehřev přídavné napájecí vody pro výrobu páry additional feed water preheated up to 90 °C


condensate return storage storage feed water tank

demineralised fresh water 20 °C

steam for steam to prodegasificess (part of it cation steam consumed boiler directly) feed water

Nepřetržitá potřeba čerstvé vody pro částečně otevřený parní okruh v prádelně (dvě směny, bez dovolené) working week

working day

year 120%

100%

100%

100%

80%

80%

80%

Dem and

60%

Dem and

120%

Dem and

120%

60%

60%

40%

40% 20%

40%

20%

0%

20%

0% 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Hour of day

0% 1

2

3

4

5

Day of week

6

7

1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51

Week of year

21

Diagram pro návrh solárního systému 800

solar f ract ion solar gains

W ürzburg: t ot al horizont al radiat ion = 1090 kW h / year * m 2

700

60

600

50

500

40

400

30

300

20

200 10 30 50 70

10

lit er lit er lit er lit er

st orage st orage st orage st orage

vol. vol. vol. vol.

/ / / /

m2 m2 m2 m2

coll. coll. coll. coll.

100

0

2

70

solar system gains [kWh / (year* m coll.)]

solar fraction [% ]

80

0 0

25

50 75 100 125 150 175 u tilisa tio n ra t io [lit er ad d itio n al f eed w at er / (d ay * m 2 coll. )]

200

Vytápění průmyslových lázní


storage storage

boiler

raw parts (cold)

convective losses

treated parts (warm)

inlet 90 °C heater

65 °C

outlet 70 °C

22

Nepřetržitá potřeba tepla průmyslové lázně v malém podniku (elektrolyt by se zničil, pokud by vychladl) working week

working day

year

100%

100%

100%

80%

80%

80%

60% 40%

Demand

120%

Demand

120%

60% 40%

20%

20%

0%

0%

60% 40% 20% 0%

1

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

2

3

4

5

6

7

1

6 11 16 21 26 31 36 41 46 51

Day of week

Hour of day

Week of year

Diagram pro návrh solárního systému platí pro vakuové trubicové kolektory, stratifikační zásobník, výměník tepla 90/70°C 80

400 350

60

300

50

250

40

200

30

150

20

100

10





0 0

25


50 75 100 125 150 175 2 thermal energy demand of bath [kWh / (day * m coll.)]

50

2

70


Würzburg: total horizontal radiation = 1090 kWh / year * m2

solar fraction [% ]

Demand

120%

0

200

23

Diagram pro návrh solárního systému platí pro ploché kolektory, stratifikační zásobník, výměník tepla 70/50°C 80

400 2

350

60

300

50

250

40

200

30

150

20

100

10





0 0

25


50 75 100 125 150 175 2 thermal energy demand of bath [kWh / (day * m coll.)]

50

2

70


solar fraction [% ]

Würzburg: total horizontal radiation = 1090 kWh / year * m

0

200

Konvektivní sušení horkým vzduchem • Vzorové schema zapojení air collector system

air with 40 °C to process

boiler

air / water heat exchanger

cold ambient air inlet

24

Konvektivní sušení horkým vzduchem air collector array hot air for drying 40 °C

boiler boiler

air / water heat exchanger

ambient air

Rozdělení nákladů

Buffer storage & heat exchanger 11.4 %

Control 4.5 %

Other costs 2.9 %

Collector field (incl. Support structure and installation) 48.4 %

Planning 14 %

Piping (other) 14.3 %

Piping (collector field) 4.5 %

25

Doporučení • Dotace na solární termická zařízení v průmyslu •

EFEKT-EKOENERGIE, OPPI MPO

• Navrhovat jen zařízení pro předehřev teplé vody •

(45 – 50 °C, pokrytí do 50 %, ploché kolektory

• Trvalá a nepřerušovaná potřeba TV •

(Malý nárok na velikost AN)

• Začlenit zařízení do jiné investice

AEE INTEC Institut pro udržitelné technologie Gleisdorf

26

Energy Centre České eské Budě Budějovice

Děkuji Vám za pozornost Ing. Zdeněk Krejčí technik ECČB Energy Centre České Budějovice

Telefon: 387 312 580 [email protected] www.eccb.cz

27

Poskytování energetických služeb služeb, vývoj metody EPC v ČR a možnosti jejího využití Ing. Jaroslav MAROUŠEK, Ing MAROUŠEK CSc CSc. SEVEn, Středisko pro efektivní využívání energie, o.p.s. Solární energie, Energy Centre České Budějovice, 5. května 2011

1

Charakteristika metody EPC Energy Performance Contracting (EPC): smlouva na poskytování konkrétních služeb souvisejících se p energie, g , kdyy celková výše ý plateb p závisí na výši ý spotřebou zefektivnění těchto služeb, tj. na konkrétních úsporách u zákazníka (Performance Contracting = smlouva o výsledku) – EPC zahrnuje technické i finanční aspekty v jednom kontraktu – EPC poskytuje komplexní servis – EPC snižuje riziko pro zákazníka tím, tím že GARANTUJE VÝSLEDEK (zaručí objem úspor energie) =>

energetické služby se zaručeným výsledkem

2

Charakteristika metody EPC bez použití PFC výhoda pro zákazníka

p provozní nákladyy

úspory zaručené úspory jako objem investic

s použitím EPC

instalace opatření

vypršení smlouvy

čas 3

Oblasti uplatnění energetických služeb – původní zaměření na veřejnou sféru (vznik v době ropné krize v USA a Velké Británii)

– v ČR nejširší uplatnění u objektů v majetku měst (školská zdravotnická (školská, zdravotnická, sportovní a kulturní zařízení)

– poměrně časté využití i v privátním sektoru (úspora investice pro své hlavní aktivity)

4

Energetické služby a EPC v České republice již poměrně ě ě dl dlouhá há d doba b existence i t – první projekt řešený metodou EPC v roce 1993 – celkem přes 150 realizovaných projektů – investiční prostředky v objemu téměř 3 miliardy Kč – celkové úspory lze odhadnout ve výši až 800 TJ

5

EPC a česká legislativa nutnost přizpůsobení v oblasti veřejných zakázek – první znění zákona o veřejných zakázkách (1995) – metodický pokyn pro EPC ve státním sektoru (1999) – terminologie dodavatelského úvěru zákon 218/2000 o rozpočtových pravidlech – registr ISPROFIN (nyní EDS = Evidenční dotační systém) – jednací řízení s uveřejněním (používání od 2005) 6

Proces výběrového řízení ¾ vyhlášení veřejné zakázky formou jednacího řízení s uveřejněním ř j ě í – obvykle b kl oznámením á í v IInformačním f č í systému té o veřejných zakázkách (dříve centrální adresa) ¾ žádost o účast v soutěži (podání obvykle 37 dnů od oznámení) ¾ zadávací dokumentace a prohlídka místa plnění ¾ podání nabídek uchazečů (obvykle pevný termín v zadávací dokumentaci – lhůtu stanoví zadavatel) ¾ jednání s uchazeči (minimálně jedno kolo jednání) ¾ konečné znění smlouvy y (j (jednání)) – p podpis p smlouvy y 7

Výběr firmy ESCO v soutěži - KRITERIA •

hodnocení nabídek podle ekonomické výhodnosti – vícekriteriální hodnocení (v zadávací dokumentaci)

•

yj úspor p – specifikace p zaručených ý úspor p vyjádření v technickém i ve finančním vyjádření

•

výše úspor energie – budoucí výše dosažených úspor se obtížně kvantifikuje nutno stanovit jasně definované a srovnatelné podmínky

•

investice a úspory nákladů na energii – spojité nádoby

•

technická kvalita nabídek – kombinace úsporných opatření, zajištění financování, kvalita záruk 8

Základní typy úsporných opatření v budovách lze realizovat v zásadě dva typy opatření –

stavebníí opatření ř í (zateplení ( í pláště áš ě budov, výměna ý ě oken))

–

technologická opatření (rekonstrukce energetických systémů) pro stavební opatření je základem nalezení financování projektu technologická opatření realizovatelná z budoucích úspor energie

9

Poskytování energetických služeb A+B

EPC A

strana výroby

EC

B

strana spotřeby

EPC 10

ESCO – firma energetických služeb ESCO = vžitá zkratka pro firmu poskytující energetické služby (z angličtiny)

Energy gy Services COmpany p y

11

Obvyklé y schéma struktury y financování Zák Zákazník ík financování a realizace investice

platby za služby a investici záruky fin. úspor

zárukyy splátek

ESCO poskytnutí úvěru

splácení úvěru

Investor ( (Banka) ) 12

Převzetí rizik u energetických služeb Podstata energetické služby typu EPC spočívá v tom, že přebírá rizika NE v dodavatelském úvěru, který zákazníkovi poskytne nebo ve zprostředkování koupě technologie

Příklady přebíraných rizik v kontraktech s ESCO: z z z z z

chyby v projektu nespolehlivost technologie nevhodné provozování a organizace práce nekvalitní údržba zvýšení emisí, vliv na ŽP, hygienické normy z neočekávané cenové výkyvy z změny y trhu (nižší ( odběryy energie, g …)

nedosažení plánovaných úspor nákladů

13

Proces p přípravy p y a realizace projektu p j Zákazník = vlastník nebo správce objektu Přijetí j konceptu řešení projektu

Identifikace projektu p j

Rozhodnutí pro metodu EPC

Předběžná analýza ý

Sběr dat o spotřebě energie

Veřejná zakázka

Podpis smlouvy

Nabídka / návrh smlouvy

Dojednání smlouvy y

Podrobná studie proveditelnosti

Instalace opatření p

Řízení Ř realizace projektu

Spolupráce na realizaci dalších opatření

Období záruk za úspory

Monitorování úspor a vyhodnocování

ESCO = poskytovatel energetických služeb 14

Obsah smluv o poskytování energetických služeb – důkl důkladná d á analýza lý současného č éh stavu t energetického ti kéh hospodářství a návrh úsporných opatření – příprava projektu a jeho financování – realizace navržených opatření (projekt, (projekt výstavba, výstavba uvedení do provozu, případně provozování zařízení) – dlouhodobé záruky na provoz a účinnost zařízení (úspory) – provoz a údržba (zaškolení a dohled a/nebo provozování) – sledování a vyhodnocování spotřeby energie 15

Smlouva o energetických službách praktické poznatky – v jedné smlouvě – průnik tří typů smluv do jedné (vhodné je při výběru firmy ESCO si najmout poradce) – návrh smlouvy bývá obvykle součástí zadávací dokumentace – obsáhlost smlouvy – celková smlouva včetně příloh bývá přibližně na 40 až 90 stránek – rozdílný obsah smluv při různě poskytovaných službách 16

Subjekty působící na českém trhu •

zadavatelé (zákazníci) zájemci áj i z veřejného ř j éh i z privátního i át íh sektoru kt – vlastníci l t í i nebo b správci objektů

•

firmy energetických služeb (ESCO) první ESCO v roce 1993, nyní cca 10 firem se zkušenostmi Asociace poskytovatelů energetických služeb – vznikla 2010

•

subdodavatelé dodavatelé energeticky úsporných zařízení a komponentů

•

poradenské společnosti pomoc s přípravou projektů, organizace soutěží 17

Příklady projektů – Národní divadlo •

cílem projektu je dlouhodobé snížení nákladů zejména na vytápění, přípravu teplé vody, vzduchotechniku a klimatizaci v objektech ND – smluvní vztah na 10 let

•

instalovaná opatření – využití žití odpadního d d íh ttepla l tl tlakové k é stanice t i jevištní j išt í technologie t h l i pro předehřev teplé vody – instalace nové reversní chladicí jednotky – rekuperace p tepla p z klimatizovaných ý p prostor – rekonstrukce centrální kotelny instalace kondenzačních kotlů – modernizace systému měření a regulace – instalace frekvenčních měničů

•

celkové investiční náklady ve výši 30,2 mil. Kč

•

očekávaná roční úspora ve výši 22% 18

Příklady projektů – Psych. léčebna Kosmonosy rekonstrukce topného systému podpis smlouvy – srpen 2003 počátek záruk za úspory p p y od května 2004 celková investice – 14,4 mil. Kč roční úspory – 15 576 GJ (29,7%) využití vlastního zdroje vody + prádelna podpis smlouvy – červen 2006 počátek záruk za úspory od října 2007 celková investice – 34,5 mil. Kč roční úspory úspor – 4,8 4 8 mil mil. Kč (32%) 19

Příklady projektů – Pardubický kraj • • • • •

15 škol 4 nemocnic 3 domovů důchodců 1 specialní škola 1 hostel veřejná zakázka – jaro 2006 realizace – 2007 počátek záruk za úspor od ledna 2008 celková investice – 97,6 mil. Kč roční úspory – 17,4 mil. Kč (23%) 20

Kombinace finančních zdrojů – Rekonstrukce technologických zařízení • doba návratnosti 4-10 let • nejlepší j p řešení poskytováním p y energetických g ý služeb ((EPC)) – Stavební opatření • doba návratnosti minimálně 15 let • vhodné využití dotací (např. Operační program Životní prostředí)

kombinace obou způsobů Vlastník objektů j se p podílí na spolufinancování p v objemu j 20-40% z celkové investice 21

Příklady projektů

Střední odborné učiliště v Praze -

rekonstrukce technologických zařízení metodou EPC + provozování kotelny investice 7,8 mil. Kč (financování z budoucích úspor provozních nákladů)

-

zateplení objektu + výměna zbývajících oken investice 13,5 mil. Kč (spolufinancování z dotace z OPŽP)

spolufinancování vlastníka objektu ve výši maximálně 36,4 %

22

Příklady projektů

15 škol v městské části Praha 13 -

rekonstrukce technologických zařízení metodou EPC investice 96 mil. Kč (financování z budoucích úspor provozních nákladů)

-

zateplení p objektů j + výměna ý zbývajících oken investice 460 mil. Kč (spolufinancování z dotace z OPŽP)

spolufinancování vlastníka objektu ve výši maximálně 48 %

23

Energetické služby v ČR – špička v rámci Evropy Evropská cena pro energetické služby (udělovaná od roku 2005) •

za rok 2009 – nejlepší poskytovatel energetických služeb – ENESA a.s. – nejlepší projekt v komerčním sektoru – projekt společnosti SIEMENS s.r.o. (v závodě Siemens Elektromotory Mohelnice)

•

za rok 2008 – nejlepší projekt v osvětlení – pražský Hotel Marriott

•

za rok 2005 – nejlepší podporovatel – SEVEn

soutěž „E.ON Energy Globe Award ČR 2010“ •

vítěz v kategorii Oheň – projekt v Národním divadle řešený metodou EPC

24

Děkuji za pozornost Ing. Jaroslav MAROUŠEK, CSc. SEVEn Středisko pro efektivní využívání energie, SEVEn, energie o o.p.s. ps Solární energie, Energy Centre České Budějovice, 5. května 2011 jaroslav marousek@svn cz [email protected] 25

„Solarenergie für die technologische Wärme in der Industrie“ 5.Mai 2011, Pressecentrum,Kreisamt Südböhmen, Budweis

Projektbericht Fa.Leitl Betonwerk „CONSOL“ Hörsching Peter Stockreiter

„CONSOL“ ( concrete = Beton und sol = Solar )

Produktionsanlage zur Herstellung von Elementdecken und Hohlwänden im Leitl Betonwerk Hörsching unterstützt durch

Solare Großanlage in Kombination mit einer Hackschnitzelheizung zur umweltfreundlichen Prozesswärmeherstellung

Solare Prozesswärme In vielen Industriebetrieben wird für die Produktion warmes Wasser mit Temperaturen zwischen 30 – 80°C benötigt. Dieses wird in der Regel mit Öl- oder Gasheizkesseln erwärmt und ist für die Aufrechterhaltung der Produktionsprozesse ganzjährig notwendig. Die hierfür aufgewendete Wärmeenergie bezeichnet man als Prozesswärmeenergie und die erzeugte Wärme als Prozesswärme. Wird nun ein Teil dieser benötigten Prozesswärme mit solarthermischen Kollektoren erzeugt, spricht man von „Solarer Prozesswärme“

Funktion der solaren Prozesswärme Solar-Flachkollektoren werden über einen geeigneten Wärmetauscher in das vorhandene Heizsystem eingebunden. Die Sonneneinstrahlung erwärmt das benötigte Warmwasser (ev. Brauchwasser und Prozesswasser) über einen Wärmetauscher. Diese Wärme wird in einem Pufferspeicher auch für Tage ohne Sonne gespeichert. Bei geringerer Sonneneinstrahlung wird das Warmwasser von den Solarkollektoren vorgewärmt und die weitere Erwärmung erfolgt durch einen Heizkessel (vorzugsweise Biomasse). Damit können, je nach Anwendungsfall, bis zu 70% der jährlichen Kosten für die Herstellung der Prozesswärme eingespart werden.

Prinzipschaltbild zur solaren Prozesswärme

2 Heizomat Hackschnitzelkessel mit gesamt 800 kW Leistung

Anlagenbeschreibung CONSOL Beton-Fertigteilanlage Palettenumlaufanlage zur Herstellung von Betonfertigteilen für Elementplattendecken und Doppelwände, bestehend aus folgenden Anlagen: • Roboteranlage für Schalungsarbeiten, Arbeitsstationen zum Einlegen der Bewehrungen und diverser Einbauteile. • Betonierstation mit automatischem Betonverteiler. • Verdichtungs- und Wendestation. • 2 Härtekammern ( 4 Trockenregale ) zur Aushärtung der Fertigteile (ca. 6 Stunden mit 42° - 45°C), automatische und auftragsbezogene Auslagerung. • Abhebevorrichtung der einzelnen Platten mittels Kran, Stapelung für Lager und Transport. • Roboteranlage für Entschalung und Reinigung der Paletten für neuen Durchlauf.

CONSOL CONSOL Anlagenschema Anlagenschema

Schema CONSOL und Projektdaten Baubeginn: November 2008 Produktionsbeginn: Juli 2009

NAU Solarkollektoren

Hallengröße LxBxH 102m x 29m x 16,5m Hallentemperatur: 15 – 16°C Gesamtwärmebedarf: 530.000 kWh/a entspricht 53.000 Liter Öl NAU Solaranlage 315m² Kollektoren für Prozesswärme NAU Pufferspeicher 3 x 12.000 Liter Heizkessel: Hackschnitzel

Wärmebedarf CONSOL Gesamtwärmebedarf für zwei BetonHärtekammern, Hallenheizung und Büros: 530.000 kWh/a

Wärmerzeugung CONSOL

Solaranlage: 315 m² NAU BE Pro plus Kollektoren mit 3 x 12.000 Liter NAU Pufferspeicher und 1 Stück 500 Liter Brauchwasserspeicher

Wärmerzeugung CONSOL

Heizungsanlage: Heizomat 400 kW Hackschnitzelkessel

Solaranlage CONSOL NAU Solar Kollektoren 150 Stück = 315m² brutto = 287m² Aperturfläche Aufständerung: Neigung 45°, Südabweichung 12° NAU Pufferspeicher 3 Stück zu je 12.000 Liter, gesamt 36.000 Liter Volumen NAU Brauchwasserspeicher 500 lt Baujahr: 2009 Inbetriebnahme: April 2010

Hydraulikschema Consol Prinzipschaltbild Hydraulik zur solaren Schema Prozesswärme CONSOL

Amortisation „Hackschnitzel + Solar statt Öl“ Investition Ölanlage für CONSOL

Eur 160.000,-

Mehraufwand für Investition Hackschnitzel + Solar gegenüber Öl: Kesselmehraufwand Solaranlage Speicher Gesamt Mehraufwand

Eur 40.000,Eur 75.000,Eur 30.000,Eur 145.000,-

Gesamt Investition

Eur 300.000,-

Förderung 44% der Investition

Eur 132.000,-

Das bedeutet, der Investitionsmehraufwand wird durch die Förderung praktisch zur Gänze abgedeckt und amortisiert sich daher sofort.

Energie- und Kosten- Übersicht CONSOL Alte Produktionsanlage Heizölbedarf (0,6 Eur/lt)

160.000 lt/a

96.000,- Eur / Jahr

CONSOL Gesamtwärmebedarf Theoretischer Heizölbedarf (0,6 Eur/lt)

530.000 kWh/a 53.000 lt/a

32.000,- Eur / Jahr

Solarertrag (500 kWh/m²a x 315 m²) Öleinsparung Solar

158.000 kWh/a 15.800 lt/a

9.500,- Eur / Jahr

Heizungsanlage Hackschnitzelkessel 372.000 kWh/a Hackschnitzel: 3,8 kWh/kg, 230kg/srm³, = 874 kWh/srm (Schüttraum) 372 MWh = 425 srm³/a Hackschnitzel á 17,- Eur

Einsparung „Hackschnitzel + Solar statt Öl“ Einsparung CO2 (2,64 kg / Lt Heizöl)

100%

30%

7.000,- Eur / Jahr

25.000,- Eur / Jahr 422

t / Jahr

Erreichte Energie- und Kosten- Übersicht CONSOL April 2010 bis Dez. 2010

Alte Produktionsanlage Heizölbedarf (0,6 Eur/lt)

160.000 lt/a

96.000,- Eur / Jahr

IST 2010 CONSOL Gesamtwärmebedarf Theoretischer Heizölbedarf (0,6 Eur/lt)

530.000 kWh/a 53.000 lt/a

Solarertrag (500 kWh/m²a x 315 m²)

158.000 kWh/a

Öleinsparung Solar

585.000 kWh 32.000,- Eur / Jahr 127.000 kWh

15.800 lt/a

9.500,- Eur / Jahr

Heizungsanlage Hackschnitzelkessel 372.000 kWh/a Hackschnitzel: 3,8 kWh/kg, 230kg/srm³, = 874 kWh/srm (Schüttraum) 372 MWh = 425 srm³/a Hackschnitzel á 17,- Eur

Einsparung „Hackschnitzel + Solar statt Öl“

€ 7.600,458.000 kWh

7.000,- Eur / Jahr

€ 9.000,-

25.000,- Eur / Jahr

€ 23.000,-

Einsparung CO2 (2,64 kg / Lt Heizöl)

422

t / Jahr

422 t

Vorteile der Hackschnitzel / Solarkombination gegenüber einer Ölheizung im Projekt CONSOL

•

Mehraufwand der Investition durch Förderung abgedeckt

•

Energiekosteneinsparung Eur 25.000,- pro Jahr //

2010 = € 23.000,-

•

CO2 Einsparung 422 t/a

2010 =

•

Hackschnitzel haben heimische Wertschöpfung und Unabhängigkeit gebracht

422 Tonnen

Solare Ertrag PLAN zu IST Jänner 2011 bis April 2011

14,00

12,00

10,00

8,00 MWh

Solar Ertrag (IST) Solar Ertrag (PLAN) 6,00

4,00

2,00

0,00 Jänner

Februar

März

April

Mai

Juni

Juli

Aug

Sept

Okt

Nov

Dez

Beurteilung der Ergebnisse „Solare Prozesswärme im CONSOL Werk“ Die im Jahre 2010 erreichten Ergebnisse der Solaren Prozesswärmeanlage im CONSOL Werk in Hörsching und die bisherigen Zahlen für das erste Quartal 2011 entsprechen den geplanten Werten und lassen auch für die Zukunft zufrieden stellende und den Planungen entsprechende Ergebnisse erwarten. Die Auswertung der Detailergebnisse für das erste Quartal 2011 zeigt, dass sogar etwas höhere Werte erzielt werden konnten als dies im Plan vorgesehen war. Dies ist auf die hohe Anzahl von Sonnentagen im März und April 2011 zurückzuführen. Grundsätzlich entspricht die Anlage daher den Erwartungen und kann für Niedertemperatur Anwendungen bei industriellen oder gewerblichen Prozessen sehr empfohlen werden. Leitl, Österreich, April 2011

Förderungen für solare Prozesswärme Förderbedingungen Österreich für Consol (alt) (für Anlagen >100m²): Bund: 33% der umweltrelevanten Investition (Kommunalkredit) Land: 15% der umweltrelevanten Investition (Land OÖ) Förderbedingungen Österreich neu seit 1.10.09 (für Anlagen >100m²): Bund: 20% der umweltrelevanten Investition (Kommunalkredit) Land: bis 60% der Bundesförderung, max. 15% der umweltrelevanten Investitionskosten (bei de-minimis Beihilfen) Förderbedingungen Deutschland (für Anlagen >20m²): Eur 210,- / m² Brutto-Kollektorfläche

Danke für Ihre Aufmerksamkeit ! Peter Stockreiter

Projekt Solar process Heat

Recommend Documents