Solartechnik: Thermische contra photovoltaische Nutzung der Sonne

Solartechnik:

Thermische contra photovoltaische Nutzung der SonnePros und Cons

Zitat:“Eine scheinbare Kontroverse ,die sich durch situationsabhängige intelligente Energietechnik von alleine löst!”

Ziel des Referats: Diskussion der beiden sich «konkurrenzierenden»

Technologien Technische & betriebswirtschaftliche Betrachtung

aus der aktuellen Sicht einer spezialisierten KMU Was kann ich von den Technologien erwarten Welchen Effekt/Ertrag/Kosten hat die Wahl der

Technologie

Nicht Ziel des Referats: Keine universelle Antworten Keine Simulationsorgie

Zieldefinition des Referats

SOLTOP in Elgg ZH

SOLTOP: Herstellung und Vertrieb von effizienten Energiesystemen

Die Freude an technischer Innovation ist auch nach über 30 Jahren unser Antrieb. Am Standort in Elgg (ZH) befindet sich die Produktion, die Technik und die Verwaltung. Für Kunden in der Westschweiz sind die Kollegen der Niederlassung in Puidoux (VD) zuständig. Die Soltop beschäftigt aktuell rund 60 Mitarbeiter.

SOLTOP: Herstellung und Vertrieb von effizienten Energiesystemen

Energieverbrauch nach Sektoren

Energieverbrauch Verwendungszweck

Solartechnik

Thermischer Kollektor PV-modulEnergielieferant

SONNE

VerwaltungTechnik

LeitungenPumpen

RegulierungSpeicher

KabelWechselrichter

RegulierungSpeicher (Batterien)

VerbraucherMensch

Wärme für Warm-wasser, Heizung

Schwimmbad usw.

BeleuchtungKochen, Waschmaschine,

Wärmepumpe usw.

Zusatz-energie

Holz, Oel, Gas,Elektrizität

öffentliches Stromnetz

Solarthermie Photovoltaik

Solartechnik – Kostenentwicklung der Technologien

Solartechnik – Kostenentwicklung PV-Module

Quelle: ISE Freiburg, D

Solartechnik – Kostenentwicklung PV-Module

Solarwärme: hoher spezifischer Ertrag (Wärme hat den

besseren Wirkungsgrad als PV) Speicher sind preiswert (Wasser), verlustbehaftet

und brauchen viel Platz (ca. 50-70 kWh/m3) Wärme sollte vor Ort verbraucht werden, da sie

schlecht transportierbar ist (Verluste, Investition) Je tiefer die geforderte Temperatur je besser gut kombinierbar mit herkömmlichen Systemen Hohe Deckungsgrade benötigen grosse Speicher

und Kollektorflächen – viele Beispiele sind realisiert und funktionieren bestens!

Wärme oder Strom oder beides?

Solarstrom: Strom ist gut transportierbar, ist also egal, wo er

hergestellt wird Braucht mehr Platz als Wärme für gleichen Ertrag Universell einsetzbar, alle elektrischen

Verbraucher können mit Solarstrom betrieben werden

In Kombination mit Wärmepumpen effiziente Wärmebereitstellung für Warmwasser und Heizung

Speicherung in Batterien (Li-ionen ca. 180 Wh/kg / ca. 200 kWh/m3), teuer, kalendarische und zyklenbasierte Alterung!


Solartechnik – Aufbau Kollektor/Modul

Thermischer Kollektor plus PV-Modul → Hybridkollekor

Thermische Solartechnik: geringer ExergiegehaltPV Solartechnik: hoher Exergiegehalt

Die Wertigkeit der Energie: Exergiegehalt


Die Wertigkeit der Energie: Exergiegehalt / Carnotfaktor



«Exergie» der elektrischenEnergie



1000 W/m2 / 25 °C

Vergleich der Leistungsfähigkeit

Vergleich der Leistungsfähigkeit PV zu Thermie(1000 W/m2 / 25°C)

PV-Modul: • 290 Wp, all black• Wirkungsgrad: 17.3 %• Platzbedarf pro kWp: ca. 6 m2• Spezifischer erwarteter Jahresertrag (Süd/30°) ca. 180 kWh/m2

Thermischer Kollektor: • 2.5 m2 Aperturfläche, ca. 1675 W (T:50K)• Wirkungsgrad: 68 % (T: 50K)• Platzbedarf pro kW ca. 1.5 m2

• Spezifischer erwarteter Jahresertrag (Süd/30°) 300 bis 800 kWh/m2

(abhängig vom Einsatz bzw. den Betriebsbedingungen)

Vergleich der Leistungsfähigkeit an 2 Beispielen

Vorstellung von 2 Fallbeispielen:

1. Solare Warmwasseranlage im Einfamilienhaus

2. Solaranlage im Mehrfamilienhaus

PV-WW-System

Thermie-WW-System

3390 kWh/JahrNutzenergie WW:

2140 kWh/JahrErtrag Thermie 5 m2:

1930 kWh/JahrErtrag PV 12 m2:

Fallbeispiel Einfamilienhaus – solare Warmwassererwärmung

Investition (ohne Förderung) CHF 10’000 für beide Systeme

WP

Fallbeispiel Warmwasser und Heizung im Mehrfamilienhaus

WP


Energiedichte von Stromspeichern

Wasserspeicher

«Verbrechen» auf Dächern


Thermischer Kollektor

PV-Modul

vorgestern Strohgestern ZiegelHeute solare Nutzung

Das Energiedach für Wärme und Strom ab Sonne.

ELEKTRA Energiedach - Das Dach für Strom und Wärme

Energiedach Dachfenster

Perfekte Integration von thermischen Kollektoren!

Energiedach mit thermischen Kollektoren

Energiedach Kaminanschluss

Energiedach Wiesendangen

ELEKTRA Energiedach - Aufbau in einer Woche

Montage der Solarstrom Laminate, Verkabelung, Spenglerei und Inbetriebnahme

Montage der Unterkonstruktion, Schneefang, Abschlussmodule und thermische Kollektoren

Gerüst aufbauen, bestehende Ziegel entfernen

Fallbeispiel 8-Familienhaus Minergie mit WP-LW-monovalent

Ziel: Aufzeigen der Systemkosten PV- bzw. Thermie-Anlage als Ergänzung einer monovalenten Luft/Wasser Wärmepumpenanlage.Aufzeigen typische Margensituation auf den Stufen Fachhandel/Hersteller bzw. Installateur

Anlagenkomponente / Leistung CHFLuft/Wasser WP 20 kW inkl. Regulierung 20500Aquapur Weichenpuffer 1000 l 3500Heizungsanbindung ETA‐Gruppe 2250Aquapur MINI 9950Material Anschluss an KW/WW und Zirkulation 1500Bearbeitung/Montage/IB konv. Teil 12500

Heizung Luft/Wasser WP monovalent ohne Solar, installiert 50200

Fallbeispiel 8-Familienhaus Minergie mit WP-LW-monovalentPV‐Anlage Brutto CHF Rabatt Inst. Netto CHF Bruttomarge

%Bruttomarge

CHF8 Module à 290 W 2530 17 2100 15 315Dacheinbaumat. Elektra inkl. Spenglerbleche 1500 17 1245 35 436Ueberspannungsschutz/Wechselrichter 1200 15 1020 16 163Kabel/Kleinteile 1200 17 996 32 319Batteriepuffer AC 3 kWh 7600 16 6384 14 894Montage/IB PV‐Solarteil 4500Montage/IB Batterie 1650PV‐Anlage komplett, mit Batterie 20180 11745Pv‐Anlage komplett, ohne Batterie 10930

Thermie‐Anlage Kosten CHF Rabatt Inst. %

Netto Inst. CHF

Bruttomarge %

Bruttomarge CHF

5 Kollektoren 5150 25 3863 45 1738Dacheinbau standard 1500 25 1125 45 506Flex. Leitungen 30 m 1600 25 1200 40 480Solargruppe komplett mit Regler und Plattenwärmetauscher 2850 25 2138 42 898Anschluss PLT an Speicher inkl. Dämmung 2000 25 1500 40 600Montage/IB Thermie‐Solarteil 6000Thermie‐Anlage komplett 19100 8325


Anlagekosten, installiert CHF

Kapitalzins in %

Abschrei‐bung

CHF/Jahr

Annuität pro kWh

Wartung / Unterhalt CHF/kWh

Anteil Wartung

WP

Kosten pro kWh

Wärme CHF

PV/WP mit Speicher 20180 0.02 1033.63 0.13 0.02 0.02 0.17PV/WP ohne Speicher 10930 0.02 559.84 0.07 0.02 0.02 0.10Thermie 19100 0.02 978.31 0.12 0.02 0.14Thermie mit Bruttomarge PV 13966 0.02 715.32 0.09 0.02 0.11Wp‐Heizung Monovalent 50200 0.02 2571.27 0.07 0.03 0.17

Amortisationszeitraum 25 JahrePreis elektrische Energie WP 0.20 CHFProduzierte Wärme WP mit PV‐Strom* 8000 kWh/JahrErtrag thermische Solaranlage* 8000 kWh/Jahr* Wärme an Pufferspeicher SCOP WP im Sommerbetrieb > 4SCOP WP im Jahersmittel 3

Die thermische Solaranlage benötigt weniger graue Energie und bringt in Kombination mit Öl, Gas und Holz den höheren Wirkungsgrad.

Die Solarstromanlage liefert hochwertigere Energie. Sie ist im Zusammenspiel mit einer Wärmepumpe energetisch und preislich auf gleichem Niveau wie Solarwärme.

Statement: beide Technologien entsprechend ihrer Stärke einsetzen

Einsatz der Technologien

(Dach)fläche pro Bewohner bestimmt sinnvolle Nutzung

EFH

4 Personen

Dachfläche pro Person = 100/2/4 = 12.5 m2

2 kWp, WW, zusätzlich Heizungsunterstützung

12 Familien Haus

48 Personen

Dachfläche pro Person = (400/2/48 = 2 m2

0.3 kWp oder WW

Mehrfamilienhaus – Thermie oder PV

Ertragskontrolle: höchste Erträge, attraktive Amortisation

Solaranlagen für Grossverbraucher

Beispiel M-Sportzentrum Greifensee, 630 m2 COBRA

Beispiel Wohnüberbauung Ernastr., Zch, Nachrüstung

Solarwärme: kleine Fläche, grosser Effekt

Solarnutzung: grosse Flächen, sehr grosser Effekt

Quelle: Schweizer Solarpreis 2015

Quelle: Schweizer Solarpreis 2015

Kriterien: Randbedingungen: Standort, Objekt mit allen

Eigenschaften Zielsetzung des Besitzers/Entscheidungsträgers

Anwendung: Wärmebereitstellung mit thermischen Kollektoren oder PV

mit WP immer sinnvoll (Wärmequelle WP sicherstellen!) Solarthermie in Verbindung mit Oel-oder Gasheizungen

besonders sinnvoll und einfach integrierbar! Zusatznutzen durch PV-Strom: Kühlung im Sommer,

Deckung Strom Haushalt, Elektromobilität… Hohe Autonomie durch die Kombination beider Techniken

möglich und sinnvoll!

Schlusswort: Thermie oder PV oder beides?

Schlusswort: Thermie oder PV oder beides?

Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!

Fragen?

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