Poskytování energetických služeb - So-Pro

Transkript

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
potravinářský průmysl
textilní průmysl
papírnický průmysl
chemický průmysl
kožedělný
plasty, pryže
výroba betonu, cementu, aj.
automobilový
3/83
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
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
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
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
qss,u = 600 kWh/m2
f = 40 %
38/83
19
qss,u = 300 kWh/m2
f = 65 %
s rostoucím solárním pokrytím klesají měrné zisky soustavy
39/83
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
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
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 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
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
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 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
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
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
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
700
100
méně kvalitní plochý kolektor, sklon 45°, jih
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
63/83
700
100
méně kvalitní plochý kolektor, sklon 30°, JZ
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
64/83
32
700
100
trubkový vakuový kolektor, sklon 45°, jih
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
65/83
700
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
66/83
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
Quelle: Priogo AG, Zülpich
12
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
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
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
Hydraulisches Schema vor der Optimierung
Nach der Optimierung
Quelle: SOTEC-Solar, Solarinstitut Jülich, Hochschule Düsseldorf
18
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 (Käse)
Landwirtschaft
Lebensmittelindustrie (Gewürze)
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
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
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
F&C 324 K w
S14
VA
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
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
(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
(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
10
solar system gains [kWh /
(year*m2Ap)]
solar fraction [%]
80
100
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
80
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
80
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
• 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
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
solar fraction
solar gains
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
solar fraction
solar gains
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
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
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

Poskytování energetických služeb - So-Pro

Transkript

Podobné dokumenty

Solar Collector Factsheet Daikin EKSV21P

NABízíME - APOLOSOLAR s.r.o.

Montage- und Bedienungsanleitung Typ 7E.56