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Möglichkeiten zur optimalen Nutzung und Kombination
von Photovoltaik, Wärmepumpen und Solarthermie Energie Apéro Luzern, 11. Mai 2015
Inhalt
_ Energie von der Sonne: Aktuelle Preise und Wirkungsgrade von Photovoltaik und Solarthermie
_ Resultate von Vergleichsstudien:
Wie können wir mit vergleichen?
_ Sinnvolle Konzepte
_ Projektbeispiele
_ Fazit
drei Abkürzungen:
PV = Photovoltaik, ST = Solarthermie, WP = Wärmepumpe
Energie Apéro Luzern | 11. Mai 2015 | Christof Bucher2
Vergleich Wirkungsgrade PV+WP versus ST
Energie Apéro Luzern | 11. Mai 2015 | Christof Bucher
_ Wirkungsgrade PV+WP etwa gleich wie ST
_ Flächenbedarf für PV + WP ist der gleiche wie für ST
Solarwärme und Photovoltaik - ein Technologievergleich. Bericht des Bundesrates in Erfüllung des Postulates 11.3350 und der Motion 11.3417, Februar 2015
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34% - 64%
Vergleich Ertrag pro Fläche: PV+WP versus ST (EFH)
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_ Annahme: 30 m2 Fläche für PV+ST
_ Luft-Wasser-WP: JAZ=2.6
_ Sole-Wasser-WP: JAZ=3.3
_ ST ist besser bis 8 resp.14 m2
Solar Campus GmbH, Stephan Mathez
Energie Apéro Luzern | 11. Mai 2015 | Christof Bucher
Fallbeispiel Einfamilienhaus
Vergleich Kosten (schlüsselfertig)
PV-Anlage (ohne WP)
_ Min. CHF 8000.- / Anlage
_ Grossanlagen: CHF 2’000.- / kWp = 285.- / m2
_ Kleinanlagen: CHF4’000.- / kWp = 570.- / m2
_ 15 – 30 Rp. / kWh el.(ohne Wärmepumpe)
Solarthermische Anlage
_ «CHF 14’000.- pro Anlage» (Brauchwarmwasser EFH)
_ CHF 2’000.- pro m2
_ 20 – 40 Rp. / kWh
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Vergleich Kosten (schlüsselfertig)
Energie Apéro Luzern | 11. Mai 2015 | Christof Bucher
_ Gestehungs-kosten für Energie sind etwa gleich bei PV und ST (ohne Förderung)
Solarwärme und Photovoltaik - ein Technologievergleich. Bericht des Bundesrates in Erfüllung des Postulates 11.3350 und der Motion 11.3417, Februar 2015
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Brauchwarmwasser: Primärenergiebedarf
Energie Apéro Luzern | 11. Mai 2015 | Christof Bucher
_ ST ist etwa gleichauf mit PV+WP.
_ Je höher die Wassertemperatur, desto besser wird ST.
_ «Wärmeklau»: WP-Boiler nicht in einem geheizten Raum installieren.
_ Bilanzzeitraum: In der Jahresbilanz schneidet PV+WP besser ab, braucht aber das Stromnetz als Speicher.
_ Abbildung links: Zeitraum 1 Jahr und 1 Tag (Ausgangsvariante).
Quelle: BFE, Technologievergleich solare Brauchwarmwassererwärmung für Einfamilienhäuser, Photovoltaik und Wärmepumpe im Vergleich mit Solarthermie (SolVar-BWW), Dez. 2014
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Brauchwarmwasser: Kosten pro kWh
Energie Apéro Luzern | 11. Mai 2015 | Christof Bucher
_ PV + WP (blau) deutlich günstiger als ST (grün)
_ Nur Verzicht auf PV + ST ist noch günstiger (heutige Strompreise)
_ Ohne Förderungen
Quelle: BFE, Technologievergleich solare Brauchwarmwassererwärmung für Einfamilienhäuser, Photovoltaik und Wärmepumpe im Vergleich mit Solarthermie (SolVar-BWW), Dez. 2014
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Rp. pro kWh
Wärmepumpe: Hilft, aus zu machen.
_ Aus einem Teil Strom (kWh) werden drei Teile Wärme (kWh) gemacht
_ Typische Wirkungsgrade (Jahresarbeitszahlen, JAZ)
_ Luft-Wasser: ~2.5
_ Sole-Wasser: ~3.5
_ Deutlich höhere JAZ sind möglich, wenn:
_ Die Sole-Temperatur höher ist (z. B. Regeneration Erdsonde)
_ Die benötigte Wärme ein tieferes Temperaturniveau hat (z. B. <30°C)
_ Die Arbeitstemperaturen genauer festgelegt werden und die Technologie weiterentwickelt wird
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PV-Heater
_ Schliesst 6 PV-Module parallel an Speicher
_ Identische Systemgrenzen wie ST
_ Installation durch Heizungsinstallateur
_ Energieüberschüsse, welche thermisch nicht gespeichert werden können, gehen verloren
_ Effizienz des PV-Systems grösser im Winter, Effizienzdes ST-Systems grösser im Sommer
Energie Apéro Luzern | 11. Mai 2015 | Christof Bucher
Exkurs: Wo = gilt (1)
Exkurs: Wo = gilt (2)
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PV-Heater
_ 6 PV-Module, 9.6 m2
_ Systemspannung < 50V
_ Anschluss DC an PV-Heater (netzunabhängig)
_ Speicher 400 l
_ Solarer Deckungsgrad Warmwasser: 70%
_ Kosten: ca. CHF 8’000.-
Solarthermische Anlage
_ 5 m2 Kollektorfläche
_ Pumpe, Verrohrung, Frost-und Überhitzschutz
_ Speicher 600 l
_ Solarer Deckungsgrad Warmwasser: 70%
_ Kosten: ca. CHF 14’000.-
Energie Apéro Luzern | 11. Mai 2015 | Christof Bucher
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PV-Heater
_ Benötigt die doppelte Fläche der ST-Anlage, ist jedoch günstiger. Die Erträge sind gleich.
_ Der PV-Heater hat gegenüber einer PV-Anlage viele Nachteile:
_ Überschussenergie geht verloren, Weiterverwendung des Stroms nicht möglich
_ Wärmepumpe (COP) nicht möglich � Elektrodirekt
_ Lastregelung (zur Stabilisierung der Stromnetze) nicht möglich
_ System der Zukunft: WP oder WP-Boiler + PV-Anlage
Energie Apéro Luzern | 11. Mai 2015 | Christof Bucher
Exkurs: Wo = gilt (3)
Sinnvolle Kombinationen
_ PV + WP (Warmwasser und Heizung)
_ PV + WP + Regeneration Erdreich mit ST (auch hybrid)
_ PV + Fernwärme
_ Öl/Gas/Holz + ST für Wärme + PV für Strom
_ PV + WP für Wärme, ST für Prozesswärme und / oder solare Kühlung
Energie Apéro Luzern | 11. Mai 2015 | Christof Bucher13
Weniger sinnvolle Kombinationen
_ WP und ST (Ausnahme: Regeneration Erdreich / Speicher)
_ ST und Fernwärme
_ ST und Abwärmenutzung
� in diesen Fällen wird die Dachfläche besser für PV genutzt.
Hinweis: In einem speziellen Projekt kann auch eine dieser
Kombinationen erfolgreich zur Anwendung kommen!
Energie Apéro Luzern | 11. Mai 2015 | Christof Bucher14
Projektbeispiel: Geschäftshaus C, Esslingen (1)
Energie Apéro Luzern | 11. Mai 2015 | Christof Bucher15
_ Minergie P ECO
_ 94 m2 ST
_ 44 kWp PV (ca. 300 m2)
_ ST wärmt Erdreich auf (Saison-speicher), bis ca. 27 °C
Basler & Hofmann AG
Projektbeispiel: Geschäftshaus C, Esslingen (2)
Energie Apéro Luzern | 11. Mai 2015 | Christof Bucher16
_ Sommer
_ ST heizt Erdreich und Brauchwasser
_ Winter
_ ST und Erdreich heizen Gebäude
_ Bei Bedarf wird WP zugeschaltet
Basler & Hofmann AG
Fallbeispiel pro Solarthermie
_ Neubau EFH, Gasheizung
_ Komplizierte Dachform,evtl. teilverschattet
_ Optisch traditionelles Erscheinungsbildgewünscht
_ Begrenztes Budget von CHF 10’000-15’000.-, soll in Sonnenenergienutzung investiert werden
_ Entscheidung: Solarthermie, Solarer Deckungsgrad Brauchwarmwasser ca. 60-70%
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Symbolbild: http://www.architektur-studer.ch/images/fassade27.7.10001.jpg
Fallbeispiel pro Photovoltaik
_ Neubau EFH, Wärmepumpe
_ Optisch traditionelles Erscheinungsbildgewünscht
_ Begrenztes Budget von CHF 5’000-10’000.-, soll in Sonnenenergienutzung investiert werden
_ Entscheidung: Photovoltaik, Solarer Deckungsgrad mit Wärmepumpe ca. 60-70%, Überschuss Eigenverbrauch oder Netzeinspeisung
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Symbolbild: http://www.dachdeckerei-f-schmidt.de/solar.htm
Eigenverbrauch von Solarstrom
Energie Apéro Luzern | 11. Mai 2015 | Christof Bucher19
_ Mit einer WP kann der Eigenver-brauchsanteileiner PV-Anlage erhöht werden.
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Eig
en
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rbra
uc
hs
an
teil
/ %
Netto-Solarstromanteil / %
WP 24h, WW Nacht
WP Tag, WW Nacht
WP Tag, WW geregelt
online Simulationstool:www.eigenverbrauchsrechner.ch
Fallbeispiel PV+WP+ST
_ Neubau EFH, Wärmepumpe
_ Hohe Dichte an WP in Nachbarschaft
_ Pflicht zur Regeneration der Erdsonde
_ PV für Allgemeinstrombedarf und WP
_ ST für Regeneration Erdreich, ggf. hohe Temperaturen im Sommer direkt für Warmwasser
_ Alternativ: Hybridkollektoren
20 Energie Apéro Luzern | 11. Mai 2015 | Christof Bucher
Symbolbild: http://www.solarthermie.net/faq/ solarthermie-oder-photovoltaik
Hat Solarthermie eine Zukunft?
Meinungen / Gedanken
_ Schwierig für WW / Heizungsunterstützung im EFH-Bereich
_ Ja, für technisch sehr einfache Systeme
_ Ja, zur Deckung von hohem Wärmebedarf imSommer bei hohen Temperaturen (Prozesswärme, Fernwärmenetze)
_ Vielleicht, bei sehr knappen Flächen /starken Verschattungen
_ neue Innovationen? � Kombikollektor,Regenerierung Erdsonde, ...
21 Energie Apéro Luzern | 11. Mai 2015 | Christof Bucher
Fazit (1)
_ Indikatoren für Eignung Solarthermie:
_ Hoher Wärmebedarf, insb. im Sommer
_ Tiefe Vorlauftemperatur im Heizsystem
_ Hoher Heizenergiebedarf in der Übergangssaison
_ Keine Wärmepumpe, Warmwasserspeicher muss ersetzt werden
_ Indikatoren für Eignung Photovoltaik:
_ Wärmepumpe vorhanden
_ Keine grossen Eingriffe in Haustechnik erwünscht
_ Grosse Dachfläche verfügbar, Dachsanierung steht an
_ knappes Budget (!)
22 Energie Apéro Luzern | 11. Mai 2015 | Christof Bucher
Fazit (2)
_ Strom werden wir immer brauchen, er ist flexibel einsetzbar und transportierbar. Mit Photovoltaik liegen Sie nie falsch!
_ Wärme kann direkt (Solarthermie) oder indirekt (Photovoltaik) von der Sonne gewonnen werden. Die bessere Lösung zeigt sich projektspezifisch. Oft hat Photovoltaik heute die besseren Karten.
_ Ist in einem Gebäude sowieso eine Wärmepumpe vorgesehen (wie in ~80% der Neubauten), ist PV eigentlich immer günstiger und effizienter als ST.
_ ST ist nur interessant, wenn der grösste Teil der Wärme genutzt werden kann, d.h. tendenziell bei kleinen Anlagen.
Energie Apéro Luzern | 11. Mai 2015 | Christof Bucher23
Herzlichen Dank für Ihre AufmerksamkeitLuzern, 11. Mai 2015
Energie Apéro Luzern | 11. Mai 2015 | Christof Bucher
Christof Bucher, Projektleiter, 044 387 13 80christof.bucher@baslerhofmann.ch
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