Ausschreibungshilfe Solarthermie-Freiflächenanlage

Fachbericht AGFW Vorlage zur Ausschreibung von Freiflächen - Solarthermieanlagen zur Einbindung in Wärmenetze in Kombination mit der Abgabe solarer Ertragsgarantien August 2020 - 2 - © AGFW, Frankfurt am Main Herausgeber: AGFW | Der Energieeffizienzverband für Wärme, Kälte und KWK e. V. Stresemannallee 30 60596 Frankfurt am Main Telefon +49 69 6304-293 Telefax +49 69 6304-455 E-Mail info@agfw.de Internet www.agfw.de Jede Art der Vervielfältigung, auch auszugsweise, ist nur mit Genehmigung des AGFW gestattet. Vertrieb: AGFW-Projektgesellschaft für Rationalisierung, Information und Standardisierung mbH Stresemannallee 30 60596 Frankfurt am Main Telefon +49 69 6304-416 Telefax +49 69 6304-391 E-Mail info@agfw.de Internet www.agfw.de - 3 - Der vorliegende Fachbricht „Vorlage zur Ausschreibung von Freiflächen - Solarthermieanlagen zur Einbindung in Wärmenetze in Kombination mit der Abgabe solarer entstand im Rahmen des Forschungsprojekts „Solnet4.0 – Innovative Lösung- und Entwicklungskonzepte zur Marktbereitung für solare Wärmenetze“. Haftungsausschluss: Das diesem Bericht zugrundeliegende Vorhaben wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie unter dem Förderkennzeichen 03EGB0002 gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt des Berichtes liegt bei den Autoren. - 4 - Inhaltsverzeichnis Seite 1 Anwendungsbereich .................................................................................................................................... 7 2 Normative Verweisungen .......................................................................................................................... 7 3 Begriffe ............................................................................................................................................................. 7 3.1 Aperturfläche ....................................................................................................................................................... 7 3.2 Bruttokollektorfläche ....................................................................................................................................... 7 3.3 Zentrale Einbindung ......................................................................................................................................... 7 3.4 Dezentrale Einbindung .................................................................................................................................... 8 3.5 Solar Keymark ..................................................................................................................................................... 8 3.6 Stagnation ............................................................................................................................................................. 8 4 Symbole und Abkürzungen ....................................................................................................................... 8 5 Beschreibung des Ist‐Zustandes ............................................................................................................. 9 5.1 Beschreibung der Wärmeerzeugung und der Wärmeverteilung des AG ................................... 9 5.2 Geplanter Standort der Solarthermieanlage .......................................................................................... 9 5.3 Geplante Einbindung ........................................................................................................................................ 9 5.4 Schnittstellen .................................................................................................................................................... 10 5.5 Stand der Genehmigungen .......................................................................................................................... 10 6 Leistungsbeschreibung ........................................................................................................................... 11 6.1 Vom AN zu erbringende Genehmigungen, Gutachten ..................................................................... 11 6.2 Solarkollektoren und Dimensionierung des Kollektorfeldes ....................................................... 11 6.3 Pufferspeicher – wenn als notwendig erachtet .................................................................................. 11 6.4 Netzhydraulik an der Einbindestelle des Kollektorfeldes in das Wärmenetz des AG ........ 12 6.5 Technikzentrale/Vorhandene Technikzentrale ................................................................................. 12 6.6 Steuerung/Regelung/Kommunikation .................................................................................................. 13 6.7 Betriebs- und Sicherheitskonzept............................................................................................................ 13 6.8 Dokumentation ................................................................................................................................................ 13 6.9 Einzäunung und Überwachungskonzept .............................................................................................. 14 6.10 Geländeaufbereitung ..................................................................................................................................... 14 7 Bereitstellung von Auslegungs‐ und Simulationsdaten ............................................................... 15 8 Angebotsumfang ........................................................................................................................................ 15 9 Simulation der Ertragswerte, garantierter Ertrag und Schadenersatz ................................. 16 9.1 Ermittlung des Systemertrags ................................................................................................................... 16 9.2 Garantierter Ertrag ........................................................................................................................................ 16 9.2.1 Garantie auf den eingespeisten solaren Nutzwärmeertrag ........................................ 16 9.2.2 Garantie nach Leistungskurve ................................................................................................ 16 9.3 Schadenersatzleistungen bei Nichterreichen der Garantiewerte ............................................... 16 9.3.1 Schadensersatz nach dem eingespeisten solaren Nutzwärmeertrag ..................... 16 9.3.2 Schadenersatzleistung nach der Leistungskurve ........................................................... 17 9.4 Korrektur der Ertragsgarantie .................................................................................................................. 17 9.4.1 Änderung der mittleren Globalstrahlung ........................................................................... 17 10 Bewertung der Angebote ........................................................................................................................ 17 Anhang A Wärmenetz mit Wärmeeinspeisungen, sowie technische Bedingungen an der Einbindestelle der Solarthermieanlage in das Wärmesystem ....................................................... 18 - 5 - Anhang B Schematische Darstellung der Solarthermieanlage und deren Einbindung in das Wärmenetz des AG .......................................................................................................................................... 20 Anhang C Zur Verfügung stehende Flächen und rechtliche Bedingungen .................................. 21 Anhang D Beschreibung der vom AG eingesetzten EMSR Technik sowie Software für die Leittechnik .......................................................................................................................................................... 22 Anhang E Referenz Wetterdatensatz ........................................................................................................ 23 Literaturverzeichnis ....................................................................................................................................... 24 - 6 - Einleitung Dieses Dokument gilt als Hilfestellung und Vorlage für Wärmenetzbetreiber, die die Einbindung einer Solarthermieanlage in das entsprechende Wärmenetz planen und dafür eine Funktionalausschreibung durchführen müssen. Das Dokument soll den Wärmenetzbetreiber dabei unterstützen, die Ausschreibung so zu formulieren, dass die eingehenden Angebote möglichst gut miteinander vergleichbar sind. Dafür werden Inhalte der Angebote sowie zu berücksichtigende Auslegungsdaten und darzustellende Kennzahlen zum Leistungs- und Ertragsvergleich definiert. Darüber hinaus gibt das Dokument Vorschläge, wie optionale Ertragsgarantien ausgestaltet sein können. In den Abschnitten 5 und 6 werden die Rahmenbedingungen erläutert, welche bei der Auslegung des Solarthermiesystems zu berücksichtigen sind. Die Abschnitte sind vom ausschreibenden Unternehmen (im folgenden „Auftraggeber (AG)“) zu bearbeiten und an die unternehmens- und netzspezifischen Voraussetzungen anzupassen. Abschnitt 7 beschreibt die zu verwendenden Auslegungs- und Simulationsdaten. Abschnitt 9 behandelt die vom bietenden Unternehmen (im folgenden „Auftragnehmer (AN)“) zu ermittelnden Ertragswerte, Garantieleistungen, Schadenersatz sowie gegebenenfalls zu berücksichtigende Änderungen. - 7 - 1 Anwendungsbereich Dieser Fachbericht gibt Leitlinien die Vorgehensweise zur Ausschreibung einer Freiflächen - Solarthermieanlage zur Nutzung in (Fern-)wärmenetzen mit dem Ziel, möglichst standardisierte und vergleichbare Angebote zu bekommen. Unter Leitlinien versteht das vorliegende Dokument Vorschläge zu projektspezifischen Sachverhalten. Für Entscheidungen, die projektspezifische, technische Details beinhalten, gibt das Dokument Vorschläge zur Formulierung der Ausschreibung. Auf andere Optionen der Ausgestaltung an diesen Stellen wird direkt im Text kursiv und in Klammern hingewiesen. Beispiel: Die thermische Solaranlage zur Einbindung in das Fernwärmenetz des Fernwärmeversorgungsunternehmens XYZ AG soll zusätzlich über einen thermischen Speicher mit einem Speichervolumen von 500 m³ (hier entsprechendes Speichervolumen einfügen) ausgeführt werden / (soll ohne thermischen Speicher ausgeführt werden). 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente werden im Text in solcher Weise in Bezug genommen, dass einige Teile davon oder ihr gesamter Inhalt Anforderungen des vorliegenden Dokuments darstellen. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschließlich aller Änderungen). 2014/68/EU, Richtlinie zur Harmonisierung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten über die Bereitstellung von Druckgeräten auf dem Markt EN 12975, Sonnenkollektoren ‐ Allgemeine Anforderungen DIN EN ISO 9488:2001-03, Sonnenenergie - Vokabular [DE] Gesetz zur Ordnung des Wasserhaushalts (Wasserhaushaltsgesetz - WHG) [DE] Verordnung über Anlagen zum Umgang mit wassergefährdenden Stoffen (AwSV) 3 Begriffe Für die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begriffe nach DIN EN ISO 9488. 3.1 Aperturfläche Aperturfläche ist die größte projizierte Fläche, die durch unkonzentrierte Sonnenstrahlung eintritt. [DIN EN ISO 9488: 2001-03] 3.2 Bruttokollektorfläche Die Bruttokollektorfläche stellt die größte projizierte Fläche eines Kollektormoduls dar. [DIN EN ISO 9488: 2001-03] 3.3 Zentrale Einbindung Die solare Erzeugungsanlage an einem Erzeugungsstandort ist gemeinsam mit anderen Wärmeerzeugungsanlagen in das Fernwärmesystem eingebunden. Ausschlaggebend ist hierbei der Ort und die Art der Einbindung der erzeugten Wärme und nicht der Ort der Erzeugungsanlage selbst. - 8 - [Solites 2019] 3.4 Dezentrale Einbindung Die Erzeugungsanlage ist alleinstehend an einer anderen Stelle im Wärmenetz eingebunden als die übergeordneten Anlagen zur Wärmeerzeugung und Druckhaltung des Fernwärmesystems. Die zur Einbindung erforderlichen Aggregate (z.B. Einspeisepumpe) sind dabei integraler Bestandteil der dezentral eingebundenen Anlage. [Solites 2019] 3.5 Solar Keymark Solar Keymark ist ein europäisches Zertifizierungszeichen, über das jeder in Deutschland geförderte Kollektor seit 2010 verfügen muss. [solarheateurope.eu] 3.6 Stagnation Als Stagnation bezeichnet man einen Anlagenzustand, bei dem im Kollektorkreis kein Wärmeträger zirkuliert und die absorbierte, in Wärme umgewandelte Strahlungsenergie nicht an einen Speicher oder Verbraucher abgeführt wird. [VDI 2169: 2012 – 10] 4 Symbole und Abkürzungen Tabelle 1 —Symbole Symbol Größe Einheit P Druck bar Q Energie MWh T Temperatur °C Tabelle 2 — Indizes Index Benennung el elektrisch ges gesamt Max Maximal Min Minimal RL Rücklauf th thermisch VL Vorlauf - 9 - Tabelle 3 — Abkürzungen Abkürzung Bedeutung AwSV Verordnung über Anlagen zum Umgang mit wassergefährdenden Stoffen ESMR Elektrisches Messen, Steuern und Regeln FW Fernwärme IEA International Energy Agency KWK Kraft-Wärme-Kopplung PN Nenndruckstufe SHC Solar Heating and Cooling ST Solarthermie WHG Wasserhaushaltsgesetz 5 Beschreibung des Ist‐Zustandes 5.1 Beschreibung der Wärmeerzeugung und der Wärmeverteilung des AG Der AG betreibt in 12345 Musterstadt (Standortadresse) ein Wärmenetz mit XXX Trassenkilometer (Trassen‐km eintragen). Anhang A zeigt das Wärmenetz mit allen Wärmeinspeisungen, sowie Pumpstationen. Das Wärmenetz wird von folgenden Wärmeerzeugern gespeist: (Beschreibung jedes Wärmeerzeugers mit Angaben über Brennstoff, Wärmeleistung und elektrischer Leistung (falls es sich um KWK handelt); Beschreibung des Betriebskonzeptes.) Die maximale Wärmeeinspeisung ins Netz beträgt XX MW (Wert einfügen) bei –XX °C (Normaußentemperatur) (Wert einfügen). Die Sommerleistung (Sommerleistung = Leistung für Warmwasserbereitung plus Netzverlustdeckung) beträgt YY MW (Wert einfügen) und wird vom Heiz(kraft)werk XY (Name einfügen) bereitgestellt. Die jährlich eingespeiste Wärmemenge beträgt ZZ MWh. (Wenn es einen Wärmspeicher gibt, sollte er hier genauer beschrieben werden; darüber hinaus sollte der AG eine Aussage darüber machen, ob die Solarthermieanlage in einen vorhandenen Wärmespeicher eingebunden werden kann). Das Netz wird gleitend – konstant gefahren (siehe Außentemperaturkurve Anhang A). Dabei beträgt die maximale Vorlauftemperatur im Winter 110°C (Wert einfügen), die Rücklauftemperatur im Winter liegt bei 55°C (Wert einfügen) während die Sommervorlauftemperatur 70°C (Wert einfügen) beträgt. Die Rücklauftemperatur im Sommer beläuft sich auf 55°C (Wert einfügen). 5.2 Geplanter Standort der Solarthermieanlage Am Standort Musterstraße in 12345 Musterstadt (Standortadresse / Bezeichnung des Gebiets über Geo‐ Koordinaten und Flurstücknummern) soll eine solarthermische Anlage zur Einbindung in die Wärmeerzeugung des AG XYZ (Unternehmensbezeichnung) errichtet werden. Der Lageplan befindet sich in Anhang C. Bei dem Gelände handelt es sich um (Geländebeschreibung, z.B. Ackergelände, sonstiges; eventuelle frühere Nutzung angeben). 5.3 Geplante Einbindung Die Solarthermieanlage soll zentral/dezentral (nichtzutreffendes streichen) eingebunden werden. Die zur Einbindung notwendige Technik soll in einer eigenen Technikzentrale/ im Heiz(kraft)werk (Name des Heiz(kraft)werkes) (nichtzutreffendes streichen) untergebracht werden - 10 - Das Kollektorfeld soll mittels eines Wärmeübertragers vom Wärmenetz des AG getrennt werden (Wenn vom AG ein direkter Anschluss vorgesehen ist, den Wärmeübertrager streichen). Die entsprechenden Netztemperaturen, Volumenströme, sowie deren jahreszeitlicher Verlauf auf stündlicher Basis an der Einbindestelle sind Anhang A zu entnehmen. Ein geeichter Wärmemengenzähler zur Erfassung des systemrelevanten solaren Jahreswärmeertrags, der auf der Sekundärseite des Wärmeübertragers (Wärmenetzseite) installiert werden soll, wird vom AG bereitgestellt. Die Einspeisung soll immer in den Vorlauf/in den Rücklauf oder wechselweise solarertragsoptimiert (nichtzutreffendes streichen) erfolgen; Anhang B zeigt ein Schema der Einbindung. Es ist vorgesehen, die komplette EMSR Technik auf die Leitwarte des AG aufzuschalten. 5.4 Schnittstellen Anhang B zeigt ein beispielhaftes Schema der rohrleitungstechnischen Einbindesituation inklusive der zugehörigen Liefer- und Leistungsgrenzen. Im dargestellten Schema befinden sich die Liefer- und Leistungsgrenzen jeweils an den Flanschen der Ventile V1, V2 und V3 im Abgang des Vor-bzw. Rücklaufs des Wärmenetzes (Liefergrenze muss entsprechend angepasst und genau definiert werden). Der AG stellt die Abgänge inklusive der Ventile V1, V2 und V3 her, auf die der AN wiederum anschließt. Die notwendigen Gegenflansche werden vom AG gestellt. (Soll die Solarthermieanlage auf einen vorhandenen Pufferspeicher angeschlossen werden, muss dies entsprechend berücksichtigt werden; der AG muss alle Schnittstellen sehr genau beschreiben) Weitere Schnittstellen stellt die EMSR Technik, sowie die Übertragung der vorhandenen Wärmemengenzähler auf die Leitwarte des AG dar. Die vom AN zu erbringende EMSR Technik soll so konzipiert sein, dass ihre Werte komplett auf die Leitwarte übertragbar sind. In der Leitwarte sollen sämtliche übertragenen Werte gespeichert und ausgewertet werden. Wenn möglich soll die Solarthermieanlage von der Leitwarte aus fernsteuerbar sein. Eine genaue Beschreibung der vom AG eingesetzten EMSR Technik, sowie der Software für die Leitwarte ist Anhang D zu entnehmen. 5.5 Stand der Genehmigungen Der AG hat im Vorfeld bereits folgende Genehmigungen bzw. Gutachten erhalten oder in Auftrag gegeben. (Liste der bereits erhaltenen Genehmigungen bzw. Gutachten einfügen; hier ist es wichtig, dass sich der AG im Klaren ist, welche Genehmigungen und Gutachten er selbst organisiert und welche er den AN organisieren lässt): – z.B. Baugrund‐ und Gründungsgutachten – z.B. Kampfmittelfreimessung – z.B. Bauvoranfrage – z.B. Umweltverträglichkeitsüberprüfung – z.B. Blendgutachten (in Flughafennähe) (Im Vorfeld der Ausschreibung muss der AG zur Sicherung geeigneter Flächen die erforderlichen Planungsund Genehmigungsverfahren identifizieren). Hier sei auf die Ausarbeitung （ Hamburg Institut，2016） verwiesen, die im Rahmen des Vorhabens SolnetBW entstanden ist. Hier ein paar Empfehlungen aus der Ausarbeitung: 1. Zu Beginn der Projektentwicklung sollte ein systematisches Flächenscreening anhand energiewirtschaftlicher, politischer und rechtlicher Kriterien durchgeführt werden 2. Frühzeitige und umfassende Beteiligung von Behörden (kommunal und regional) und Bürgern 3. Von vorneherein sollte ein integriertes und ökologisches Nutzungskonzept verfolgt werden - 11 - 4. Umweltrecht beachten 6 Leistungsbeschreibung Zu den vom AN zu erbringenden Leistungen zählen die Planung, Genehmigungen, sofern sie noch nicht vom AG erbracht wurden, die Errichtung und Inbetriebnahme der Solarthermieanlage, einschließlich aller erforderlichen Komponenten. (an dieser Stelle sollte überlegt werden, ob auch die Wartung und Instandhaltung eingefügt werden sollte). Der Leistungsumfang soll das komplette Kollektorfeld, die Technikzentrale inklusive Gebäude, bzw. sofern kein eigenes Gebäude notwendig ist, die Installation der Technik im Heiz(kraft)werk XY (Namen einfügen) (unzutreffendes streichen), sowie sämtliche zum wirtschaftlichen Betrieb der Solarthermieanlage notwendigen technischen Apparate und Vorrichtungen, wie z.B. Druckhaltung, Pumpen, Rohrleitungen, Regelungen, etc. enthalten. Sollte ein zusätzlicher Pufferspeicher notwendig werden, so ist auch dieser Inhalt des Leistungsumfanges des AN. Ein weiterer Teil der vom AN zu erbringenden Leistung stellt die vollständige Dokumentation mit sämtlichen Aufstellplänen und Auslegungsdaten dar. Sind Leistungen im Abschnitt 6 nicht beschrieben, aber für die Leistungserbringung des AN und den einwandfreien, wirtschaftlichen und technischen Betrieb notwendig, muss der AN sie einkalkulieren und erbringen. In jedem Fall ist eine vollständige und funktionsfähige Anlage anzubieten. 6.1 Vom AN zu erbringende Genehmigungen, Gutachten Der AN hat folgende Genehmigungen, bzw. Gutachten auf seine Kosten zu veranlassen: (Auflistung der vom AN zu erbringenden Genehmigungen und Gutachten) 6.2 Solarkollektoren und Dimensionierung des Kollektorfeldes Zum Einsatz dürfen sowohl Flachkollektoren, Vakuumröhren, als auch andere Bauarten von Kollektoren kommen, die über eine Solar Keymark – Zertifizierung verfügen und DIN EN 12975 entsprechen. Entsprechende Nachweise sind vorzulegen. (Die Dimensionierung der Solarthermieanlage hängt von verschieden Faktoren ab, weshalb sich der AG vor der Ausschreibung genau überlegen sollte, was er mit der Solarthermieanlage erreichen will; entsprechend kann der AN verschiedene Varianten berechnen, wenn der AG genaue Vorgaben macht; die folgenden Varianten sind nur als Beispiele zu sehen: Die Solarthermieanlage soll so dimensioniert werden, dass XX % des Jahreswärmebedarfs an der Einbindestelle über die Solarthermie gedeckt werden kann. Ein Jahreswärmebedarf von XY MWh/a soll zugrunde gelegt werden. Die Solarthermieanlage soll so dimensioniert werden, dass möglichst geringe Solarthermie ‐ Wärmegestehungskosten realisiert werden können (Bei dieser Variante sollten genaue Angaben über betriebsgebundene, verbrauchsgebundene und kapitelgebundene Kosten gemacht werden, um eine Vergleichbarkeit verschiedener Angebote zu gewährleisten). Die Solarthermieanlage soll so dimensioniert werden, dass der Wärmebedarf an der Einbindestelle in den Sommermonaten zu XX % über Solarthermie abgedeckt werden kann.) 6.3 Pufferspeicher – wenn als notwendig erachtet (Sollte sich aus der Gesamtkonzeption der Solarthermieanlage ein Pufferspeicher für den Betrieb als sinnvoll/ notwendig herausstellen und kein vorhandener Speicher zur Verfügung steht, bietet sich der folgende Text an; falls jedoch ein passender Pufferspeicher zur Verfügung steht, muss vom AG geklärt werden, ob - 12 - der Betrieb des Puffers mit Einbindung der Solarthermieanlage zu dem bisherigen Betrieb passt und wenn ja muss dieser in der Schnittstellenbetrachtung gesondert berücksichtigt werden, siehe auch Anhang B: Druckbehafteter / druckloser wärmegedämmter Speicher (nicht zutreffendes streichen) mit XY m³ Inhalt und maximaler Betriebstemperatur von XY°C. Der Speicher soll in unmittelbarer Nähe zur Technikzentrale/ am Aufstellungsort (näher zu spezifizieren, unzutreffendes streichen) platziert werden. Der AN ist neben der hydraulischen Auslegung auch für die Dimensionierung aller notwendigen Sicherheitseinrichtungen verantwortlich. Die Speichertemperaturen sind auf XY (Anzahl angeben) verschiedenen Höhenniveaus zu messen, zu dokumentieren und an die EMSR/ Leitwarte des AG zu übertragen. Die statische Dimensionierung des notwendigen Fundamentes für den Pufferspeicher ist durch den AN dem AG vorzugeben. Die Errichtung des Fundamentes übernimmt der AG). Hinweis: wenn ein Pufferspeicher zum Einsatz kommen soll, ist darauf zu achten, dass er möglichst den aktuellen Förderbedingungen entspricht. 6.4 Netzhydraulik an der Einbindestelle des Kollektorfeldes in das Wärmenetz des AG Die solarthermische Anlage soll mit einem Wärmeübertrager von dem Wärmenetz getrennt/direkt eingebunden (unzutreffendes streichen) werden. Kommt ein Wärmeübertrag zum Einsatz, soll die Grädigkeit nicht mehr als XX K (Vorschlag 3K) betragen; bei der Dimensionierung des Wärmeübertrages muss sichergestellt sein, dass dieser den gesamten Leistungsbereich der solarthermischen Anlage abdecken kann. Die sich ergebenden Temperaturen des Wärmeübertrages sind bei 100%, 50% und 25% der maximalen solarthermischen Leistung anzugeben. Daten, die zur Auslegung des Wärmeübertragers notwendig sind, können Anhang A entnommen werden. Weiterhin sind Anhang B die Liefer- und Leistungsgrenzen zwischen AG und AN zu entnehmen. Der vom AG bereitgestellte geeichte Wärmemengenzähler soll in die vorhandene Leittechnik eingebunden werden, d.h. alle erfassten Daten, wie Vorlauf –und Rücklauftemperatur, sowie Durchfluss, Leistungs- und Arbeitswerte sind an die Leitwarte des AG zu übertragen, sodass sie dort weiterverarbeitet werden können. Die Pumpe (P3, Anhang B) zwischen dem Kollektorfeld und dem Wärmeübertrager ist mit Frequenzumrichter zu betreiben und muss den vom AG gewählten Betrieb ermöglichen. Sämtliche Pumpen (P1, P2 und P3) sind auf die Leitwarte aufzuschalten und redundant auszuführen. 6.5 Technikzentrale/Vorhandene Technikzentrale (Der AG sollte eine möglichst genaue Beschreibung der Technikzentrale bei Neubau, sowie deren Außenanlagen vorgeben.) Eine genaue Ausarbeitung, vor allem der Außenansicht der Technikzentrale, entsteht in enger Zusammenarbeit zwischen AN und AG. Gleiches gilt für die Außenanlagen. Der AN ist für den kompletten Planungs- und Bauablauf, sowie die Baugenehmigung verantwortlich. Der AN übernimmt weiterhin die Koordinierung und Abwicklung sämtlicher Gewerke, wie Strom, Wasser, Abwasser, Telekommunikation, sowie sonstiger benötigter Medien, mit den entsprechenden Versorgern, bzw. Anbietern. (Wenn die Technikzentrale in eine bestehende Heizzentrale integriert wird, muss der AG sämtliche Planungen und Installationen vorab freigeben.). Der AN hat die speziellen Qualitätsanforderungen des AG zu berücksichtigen. Sämtliche Installationen sind stagnationssicher auszuführen. - 13 - 6.6 Steuerung/Regelung/Kommunikation Die Regelung der Solarthermieanlage soll grundsätzlich so erfolgen, dass ein vollautomatisierter Betrieb nach den Vorgaben des AG möglich ist. Des Weiteren sollen sämtliche für den Betrieb der Solarthermieanlage sowie die für die Ertragsnachweisverfahren aus Abschnitt 9 notwendigen Daten gemessen und aufgezeichnet werden. Eine Beschreibung der vom AG eingesetzten EMSR Technik, sowie deren Schnittstellen, ist Anhang D zu entnehmen. Die Regelung der Solarthermieanlage sollte so konzipiert sein, dass sie mit der beim AG installierten Steuerung/Regelung in der Leitwarte kommunizieren kann, was auch bedeutet, dass die Solarthermieanlage komplett von der Leitwarte aus, fernsteuerbar sein sollte. Sämtliche von der Regelung der Solarthermieanlage erfassten Daten, inklusive der gemessenen Wetterdaten / Klimadaten (analog zu Anhang E) sollen live auf die Leitwarte des AG übertragbar, darstellbar, auswertbar und dokumentierbar sein. 6.7 Betriebs‐ und Sicherheitskonzept Der AN erstellt für alle in Frage kommenden Betriebszustände ein entsprechendes Konzept, inklusive Wartungs- und Instandhaltungskonzept, und dokumentiert diese. Weiterhin legt der AN für alle Betriebsstörungen ein entsprechendes Sicherheitskonzept vor. Die komplette Technik muss stagnationssicher ausgeführt sein. Ferner ist bei der Installation der Solarthermieanlage darauf zu achten, dass diese sicher entleert werden kann. (Wenn eigene Vorschriften des AG bezüglich der Ausführungsqualität existieren, sollten sie an dieser Stellte erwähnt werden). Darüber hinaus soll das Wärmeträgermedium in ausreichender Menge und entsprechender Qualität bereitgestellt, sowie die gesamte Anlage inklusive aller Anbindeleitungen gespült und befüllt werden. Für entsprechende Betriebszustände (z.B. Stagnation) sind erforderliche Auffangbehälter und Vorratsbehälter für die vollautomatische Nachspeisung vorzusehen. Der AN realisiert darüber hinaus unter Einhaltung aller entsprechenden Normen und Vorschriften, sowie dem Stand der Technik, sämtliche Maßnahmen, die für eine Umsetzung des Sicherheitskonzeptes notwendig sind. Der AN erstellt und garantiert insbesondere für folgende Zustände ein Sicherheitskonzept, bei dem die Sicherheit der Solarthermieanlage zu jedem Zeitpunkt gewährleistet sein muss und legt entsprechende Dokumente zur Angebotsabgabe bei: – Stagnation und Wiederanfahren der Solarthermieanlage nach der Stagnation – Übertemperatur – Überdruck / Unterdruck (Hinweise zur Qualität der herzustellenden Rohrleitungsverbindungen) – Frostschutz – Stromausfall von 12 Stunden 6.8 Dokumentation Der AN ist verpflichtet, sämtliche Planungsarbeiten, alle benötigten (Bau-) Genehmigungen, sowie die Errichtung der kompletten Solarthermieanlage, inklusive aller sonstigen Anlagenteile zu dokumentieren. Darüber hinaus dokumentiert der AN sämtliche Inbetriebnahmen, deren Betrieb, sowie alle notwendigen Wartungs- und Instandhaltungsmaßnahmen. Der AN hat folgende Dokumente vor der Inbetriebnahme der Solarthermieanlage an den AG zu übergeben: - 14 - – Aufstellungspläne der Kollektoren – Verrohrungspläne der Kollektoren inklusive Rohrstatik, sowie genauer Spezifikation der Rohre – Hydraulischer Nachweis der Kollektorfeldauslegung – Detaillierte Beschreibung der Befüll-,Entlüftungs- und Entgasungsfunktion – Nachweis Entleerungsverhalten des Solarthermiekreises – Hydraulischer Nachweis aller Wärmeübertrager (100%, 50%, 25% der maximalen Leistung) – Aufstellungspläne der sonstigen Anlagentechnik – Statische Nachweise einschließlich der Gründung für Kollektorfeld, Pufferspeicher und Technikzentrale (falls Neubau) – Maßzeichnung des Pufferspeichers, inklusive aller Detailzeichnungen und genaue Materialspezifizierung – Beschreibung der Belade- und Entladevorgänge des Pufferspeichers – Hydraulische Dimensionierung des Pufferspeichers inklusive aller Sicherheitseinrichtungen – R & I Schemata – Stromlaufpläne – Regelungs- und Kommunikationskonzept – Betriebsanleitungen – Vorgehensweise bei Störungen (Sicherheitskonzept) – Wartungs- und Instandhaltungspläne Grundsätzlich hat bei der Abnahme bzw. Teilabnahme einzelner Anlagenteile eine Übergabe der Dokumentationen sowie eine Einweisung des Betriebspersonals des AG zu erfolgen. 6.9 Einzäunung und Überwachungskonzept Der AN ist für die komplette Einzäunung des Geländes verantwortlich. Der AN legt an alle strategisch wichtigen Punkte (mit AG vorabzuklären) Leerrohre inklusive entsprechender Kabel zur nachträglichen Installation eines Video-Überwachungssystems. Der AN erstellt einen Lageplan der Einzäunung mit sämtlichen Zugängen. Die Einzäunung muss für Kleinsäuger und Amphibien barrierefrei sein. Weiterhin ist darauf zu achten, dass trotz der Einzäunung jede Stelle innerhalb der Einzäunung mit sämtlichen erforderlichen Fahrzeugen und Gerätschaften erreichbar ist. 6.10 Geländeaufbereitung Der AG stellt dem AN das im Vorfeld durchgeführte Baugrund- und Gründungsgutachten zur Verfügung. Des Weiteren veranlasst der AG auf seine Kosten eine Kampfmittelfreimessung. Der AN hat das Gelände für die zu erbringenden Leistungen vorzubereiten. Ferner hat der AN dafür zu sorgen, dass im Zuge der Baumaßnahme beschädigte Flächen wieder so hergestellt werden, dass eine ungehinderte Bewirtschaftung des Geländes möglich ist. Die Geländeaufbereitung muss so erfolgen, dass alle notwendigen Anlagenteile gelagert, installiert und betrieben werden können. Dies gilt sowohl für die Bauphase, beispielsweise für die Herrichtung von Lagerflächen, als auch für den herzustellenden Endzustand des Geländes. Die im Zuge der Baumaßnahmen beschädigten Flächen müssen entsprechend rekultiviert und mit geeigneter Graseinsaat wiederhergestellt werden. - 15 - 7 Bereitstellung von Auslegungs‐ und Simulationsdaten Für die Auslegung der Solaranlage und die Berechnung der solaren Erträge wird dem AN ein verbindlicher Referenz-Wetterdatensatz, siehe Anhang E, für den gewählten Standort für ein Referenzjahr zur Verfügung gestellt. Er beinhaltet in Stundenauflösung folgende Daten: – direkte Sonneneinstrahlung auf die Horizontale – diffuse Einstrahlung auf die Horizontale – Umgebungslufttemperatur Klimadaten beschreiben anhand unterschiedlicher meteorologischer Größen die Witterung an einem bestimmten Standort. Bei der Anwendung von Klimadaten in solarthermischen Simulationen können sowohl gemessene Klimadaten konkreter Zeiträume als auch speziell zusammengestellte Klimadatensätze, welche ein repräsentatives mittleres oder extremes Klima des Standortes wiedergeben, genutzt werden. Eine Vielzahl von Herausgebern stellen für Standorte im Bundesgebiet Deutschland Klimadatensätze zur Verfügung. Im Bereich der solarthermischen Kollektorsimulationen ist die Anwendung der vom Deutschen Wetterdienst veröffentlichten Testreferenzjahre (TRY)（Deutscher Wetterdienst DWD， 2017） und die von der Firma Meteotest erstellten Meteonorm-Daten （Meteonorm 6.1 ，2012）weit verbreitet. Beide Sammlungen von Klimadatensätzen stellen die für solarthermische Simulationen notwendigen meteorologischen Größen in einer stündlichen Auflösung für einen vollständigen Jahreszeitraum bereit. Dies sind i.d.R., solare Globalstrahlung auf die horizontale Ebene, Direkt- oder Diffusstrahlungsanteil und Umgebungstemperatur. Die Testreferenzjahre werden durch das Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung als ortsgenaue Datensätze mit einer Auflösung von einem Quadratkilometer für das Bundesgebiet kostenfrei zur Verfügung gestellt （Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung，2017）. Darüber hinaus wird dem AN zur Auslegung ein Profil des Wärmebedarfs an der Einbindestelle mit folgenden Daten zur Verfügung gestellt: Netztemperaturen und Volumenströme an der Einbindestelle der Solarthermieanlage, sowie deren jahreszeitlicher Verlauf auf stündlicher Basis (siehe Anhang A). 8 Angebotsumfang Dem Angebot sind folgende Dokumente beizufügen: – Aufstellungsplan des Kollektorfeldes – Hydraulisches Anlagenkonzept einschließlich Einbindung an den vom AG definierten Schnittstellen – Regelungsbeschreibung der angebotenen Anlage – Kommunikationskonzept mit der Leitwarte – Beschreibung des Stagnationsfalles und das Wiederanfahren der Solarthermieanlage nach der Stagnation – Beschreibung des Sicherheitskonzeptes – Beschreibung der Befüll-,Entlüftungs- und Entgasungsfunktion – Hydraulischer Nachweis aller Wärmeübertrager (100%, 50%, 25% der maximalen Leistung) – Aufstellungspläne der sonstigen Anlagentechnik – Hydraulische Dimensionierung des Pufferspeichers - 16 - – SolarKeymark-Zertifikat des angebotenen Kollektortyps – Beschreibung der Maßnahmen zum Frostschutz – Beschreibung der Maßnahmen zur Beherrschung eines Stromausfalls von 12 Stunden – Berechnungsnachweis des zu erwartenden solaren Wärmeertrages der angebotenen Anlage entsprechend Kapitel 9 – Referenzen (nur vergleichbare Anlagen) 9 Simulation der Ertragswerte, garantierter Ertrag und Schadenersatz 9.1 Ermittlung des Systemertrags Der AN ermittelt für das von ihm angebotene hydraulische Anlagenkonzept den Systemertrag, der dem am geeichten Bezugswärmemengenzähler (WMZ1, siehe Anhang B) gemessenen, tatsächlich in das Wärmenetz über ein vollständiges Kalenderjahr eingespeisten solaren Nutzwärmeertrag [KWK-Ausschreibungsverordnung] entspricht. Dazu verwendet er den vom AG zur Verfügung gestellten Referenz- Wetterdatensatz (siehe Anhang E). 9.2 Garantierter Ertrag 9.2.1 Garantie auf den eingespeisten solaren Nutzwärmeertrag Der vom AN zu garantierende Ertrag beläuft sich auf XX % (Vorschlag: 85%) (Wert eintragen) des unter 9.1 ermittelten Systemertrages. Die aufgeführten Garantiebedingungen gelten ab der Inbetriebnahme der Solarthermieanlage für 5 (anderen Wert einfügen) Jahre. Für die Erfassung und Prüfung des Systemertrags ist einzig und allein der Wärmemengenzähler (WMZ1) an der Einbindestelle in das Fernwärmenetz relevant (Anhang B). 9.2.2 Garantie nach Leistungskurve An dieser Stelle sei eine „ISO/TC 180/SC4 Solar energy - Collector fields - Check of performance“ erwähnt, die zurzeit in Bearbeitung ist und Garantie auf die abgegebene Leistung des Kollektorfeldes beschreibt （ISO TC180/SC4; ISO/CD 29194，2020）. Bei diesem Verfahren basiert die Ertragsgarantie auf einer garantierten Leistungskurve für das gesamte Kollektorfeld einschließlich der Anbindeleitung, interner Verrohrung und Wärmeübertrager. Sowohl die Ertragsgarantie als auch das Verfahren zu deren Überprüfung sind Teile der Norm. Die Leistungskurve entspricht der Kollektorkennlinie analog z.B. zum Solar Keymark-Testzertifikat bzw. zur Wirkungsgradkurve eines Kollektors nach DIN EN ISO 9806, gemindert um die durch die Gesamtanlage und den Realbetrieb entstehenden Leistungsverluste. Bezugspunkt ist hierbei der im EMSRKonzept definierte Wärmemengenzähler (WMZ 2, Anhang B) im Solarkreis. Der AG kann sich im Vorfeld über den aktuellen Stand informieren. 9.3 Schadenersatzleistungen bei Nichterreichen der Garantiewerte 9.3.1 Schadensersatz nach dem eingespeisten solaren Nutzwärmeertrag Schadensersatzleistung des AN an den AG werden dann fällig, wenn die Summe des Systemertrages aus den letzten 5 Jahren kleiner als die Summe des garantierten Ertrages der letzten fünf Jahre ist. - 17 - Für jede MWh, die über 5 Jahre weniger in das Wärmenetz des AG eingespeist wird (gemessen am WMZ1), beträgt die Schadensersatzleistung des AN xy €/MWh (Wert eintragen). (Vorschlag: Durchschnittswert der Wärmegestehungskosten des AG) 9.3.2 Schadenersatzleistung nach der Leistungskurve Das Verfahren überprüft die Garantieleistung anhand von Messdaten (Die Erfassung der Messdaten wird in der Norm näher beschrieben). Der AG kann sich mit der entstehenden ISO TC180 / SC4 (Bearbeitung Stand Juni 2020) auseinander setzen und die Schadenersatzleistung dementsprechend definieren. 9.4 Korrektur der Ertragsgarantie 9.4.1 Änderung der mittleren Globalstrahlung Sollte die mittlere, gemessene Globalstrahlung über 5 Jahre betrachtet unter der des vom AG zur Verfügung gestellten Referenzjahres (siehe Anhang E) liegen, verringert sich der Garantiebetrag um den gleichen Prozentsatz. 10 Bewertung der Angebote Die Angebote werden nach folgenden Kriterien bewertet: – Spezifischer Angebotspreis in [€/MWh] (XX %) (bitte Wert einfügen): o spezifischer Angebotspreis errechnet sich aus dem Angebotspreis/errechneter Garantieertrag o Angebotspreis mit und ohne Förderung (separat angeben) = Gesamtsumme / Endsumme des Angebotes (XX %) (bitte Wert einfügen), – Schlüssigkeit des technischen Konzepts (XX %) (bitte Wert einfügen), – Qualifikation/Erfahrung des AN (XX %) (bitte Wert einfügen). Die Gewichtung dieser Kriterien obliegt dem AG. - 18 - Anhang A Wärmenetz mit Wärmeeinspeisungen, sowie technische Bedingungen an der Einbindestelle der Solarthermieanlage in das Wärmesystem (Wärmenetz mit Einspeiseanlagen und geplante Solarthermieanlage, aktuelles Bild einfügen) - 19 - (entsprechende Werte eintragen) Netztemperaturen TVL, Sommer, konstant [°C] TRL, Sommer [°C] TVL, Winter, min. [°C] TVL, Winter, max. [°C] TRL, Winter [°C] Temperaturniveaus im Jahresverlauf Jahresdauerlinie des Wärmebedarfs an der Einbindestelle (Lastverlauf) Bild 1: Temperaturniveau im Jahresverlauf Bild 2: Ungeordnete Jahresdauerlinie des Wärmebedarfs an der Einbindestelle Druckverhältnisse Druckstufe des Netzes (PN) Pmin an der Einbindestelle (PN) Pmax an der Einbindestelle (PN) - 20 - Anhang B Schematische Darstellung der Solarthermieanlage und deren Einbindung in das Wärmenetz des AG Beispielhaftes Konzept zur Einbindung der Solarthermieanlage (Schema und Liefer‐ und Leistungsgrenzen müssen entsprechend angepasst werden) - 21 - Anhang C Zur Verfügung stehende Flächen und rechtliche Bedingungen Die zur Verfügung stehende Fläche für die solarthermische Anlage beträgt XX m² (Fläche einfügen) und ist dem Lageplan Nr. XX (bitte einfügen) zu entnehmen. Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, innerhalb der Ausschreibungsfrist einen Vororttermin mit dem AG zu vereinbaren. Flächenplan der Umgebung der zu bebauenden Fläche (beispielhaft, vom AG beizufügen) - 22 - Anhang D Beschreibung der vom AG eingesetzten EMSR Technik sowie Software für die Leittechnik – Beschreibung der Bus-Technik (2 Leiter, 4 Leiter, M-Bus,…) – Software der Leittechnik (z.B. Siemens PS7, T3000, …) - 23 - Anhang E Referenz Wetterdatensatz - 24 - Literaturverzeichnis Hamburg Institut Planungs‐ und Genehmigungsleitfaden für Freiflächen‐Solarthermie in Baden‐ Württemberg．2016． Bundesamt für Justiz Verordnung zur Einführung von Ausschreibungen zur Ermittlung der Höhe der Zuschlagszahlungen für KWK‐Anlagen und für innovative KWK‐Systeme (KWKAusschreibungsverordnung ‐ KWKAusV)．2017． Bundesinstitut für Bau‐, Stadt‐ und Raumforschung Ortsgenaue Testreferenzjahre [Datensatz]; Deutschland; Bundesinstitut für Bau‐, Stadt‐ und Raumforschung, Download des Testreferenzjahr‐ Datensatzes 2017．2017． Deutscher Wetterdienst DWD Testreferenzjahre [Datensatz]; Deutschland, Sammlung meteorologischer Daten für den Standort Deutschland．2017． IEA DHC Task 49, Technical Report A.1.2 Overheating prevention and stagnation handling in solar process heat applications． IEA SHC Task 55 Integrating Large SHC Systems into DHC Networks． ISO TC180/SC4; ISO/CD 29194 Solar energy ‐ collector fields ‐ check of performance．2020． Meteonorm 6.1 Schweiz; Meteotest; Programm für die Generierung meteorologischer Daten．2012．

Anna Laura Ulrichs2024-06-25T15:43:20+02:00Freitag, 31. Mai, 2024|

Infoblatt Solare Wärmenetze Nr.21 Fragen&Antworten aus der „Online-Sprechstunde Solare Wärmenetze“

www.solare-wärmenetze.de Infoblatt Nr. 21 Im Rahmen des Projekts SolnetPlus fanden fünf „Online-Sprechstunden Solarthermie“ statt. Expert*innen aus dem Projektkreis beantworteten gezielt die Fragen kommunaler Akteur*innen – von der Integration in Wärmenetze bis zur Wirtschaftlichkeit, von ökologischen Aspekten bis zu technischen Herausforderungen. Wie können Kommunen und Stadtwerke die Integration von fluktuierendem Wärmeertrag aus Solarthermie in ihre Fernwärmenetze meistern? Der Wärmeertrag hängt stark von der Sonneneinstrahlung ab und unterliegt somit Schwankungen, beispielsweise durch vorüberziehende Wolken. Für die direkte Einspeisung in ein Wärmenetz ist dies gegenüber dem Betrieb durch fossile, konstante Grundlasterzeuger eine Neuerung, jedoch kein Problem. Voraussetzung: Die Solarthermieanlage ist technisch gut ausgelegt. Die heute im Markt aktiven Solarthermie- Anbietern verfügen über langjährige Erfahrung damit. In Deutschland gibt es bereits knapp 60 große Solarthermieanlagen, die erfolgreich in Wärmenetzen einspeisen und zeigen, dass diese Technologie zuverlässig und effektiv eingesetzt werden kann. Dennoch existieren grundlegende Unterschiede zwischen konventionellen und erneuerbaren Energiesystemen. Im Gegensatz zu Gaskesseln oder Ölkesseln können Betreiber die Leistung von erneuerbaren Energiesystemen nicht beliebig variieren. Dies erfordert eine neue Denkweise in der Betriebsführung. Größere Pufferspeicher bis hin zu großen Multifunktionswärmespeichern werden künftig eine entscheidende Rolle spielen, da sie stets eine konstante Wärmequelle bereitstellen können. Welche anderen erneuerbaren Wärmeerzeuger sind sinnvoll mit Solarthermie zu kombinieren? Grundsätzlich sind alle erneuerbaren Wärmequellen - wie Solarthermie - in Wärmenetze einbindbar. Für eine erfolgreiche Wärmewende müssen für die jeweilige Kommune alle lokal vorhandenen Wärmequellen in Betracht gezogen werden. Ein aktuelles Beispiel für eine innovative Wärmeversorgung findet sich im süddeutschen Hechingen, wo derzeit eine Neubausiedlung entsteht. Im Rahmen einer Bürgerbeteiligung wünschten die BürgerInnen sich ein Für Kommunen gewinnt die Integration erneuerbarer Energien in Wärmenetze zunehmend an Bedeutung. Zur Nutzung des Potenzials der großflächigen Solarthermie bestehen noch offene Fragen auf kommunaler Ebene. Von lokalen Rahmenbedingungen bis hin zu wirtschaftlichen und technischen Aspekten - dieses Infoblatt fasst zentrale Fragen und Antworten zusammen. SOLARTHERMIE IN WÄRMENETZEN Zentrale Fragen & Antworten aus der „Online-Sprechstunde“ Grafik: Difu/brandtwerk Wie gehen Stadtwerke mit dem fluktuierenden Wärmeertrag einer Solarthermieanlage um? Die Anlage in Bernburg (Saale) ist seit dem Jahr 2020 in Betrieb. Für eine detaillierte technische Reportage als Infoblatt (PDF) den QR-Code scannen oder zu finden unter: https://www.solare-waermenetze.de/mediathek/ wissensdatenbank-solare-waermenetze/ ERFAHRUNGSBERICHT: SOLARTHERMIE IM WÄRMENETZ Infoblatt Nr. 21 CO2-neutrales Wärmenetz. Eine Machbarkeitsstudie erarbeitete eine innovative Lösung, deren Umsetzung durch den Gemeinderat beschlossen wurde. Das Konzept fußt auf einer Kombination aus Erdwärmesonden und Solarthermie. Die geologische Besonderheit der Region, nahe des Hohenzollerngrabens, bietet optimale Voraussetzungen für die Nutzung von Erdwärme. Eine 7.000 Quadratmeter große Solarthermieanlage wird zukünftig rund zwei Drittel des jährlichen Wärmebedarfs abdecken, während ein großer Erdbeckenwärmespeicher die saisonalen Schwankungen ausgleicht und die Solarwärme in die Heizperiode speichert. Ergänzt wird das System durch 40 Erdwärmesonden und eine Wärmepumpe sowie eine zweite Wärmepumpe, die den saisonalen Wärmespeicher entlädt. So wird eine fossilfreie Wärmeerzeugung von insgesamt 95 Prozent ermöglicht. Lediglich 5 Prozent der Wärmebedarfs werden durch einen Biomethan befeuerten Gaskessel gedeckt, um eine zuverlässige Versorgung auch in Spitzenlastzeiten zu gewährleisten. Diese innovative Kombination aus erneuerbaren Energiequellen und effizienter Wärmebereitstellung zeigt, wie lokal angepasste Lösungen einen wichtigen Beitrag zur Energiewende leisten können. In Regionen mit reichlich verfügbaren Holzhackschnitzeln können diese als attraktive Option dienen, insbesondere, wenn sie nachhaltig aus lokalen Wäldern stammen. Ein konkretes Pilotprojekt in Hennigsdorf betreibt eine Holzhackschnitzel-Anlage, die sogar Strom erzeugt. Jedoch ist zu bedenken, dass Holzhackschnitzel aufgrund begrenzter Ressourcen und steigender Nachfrage möglicherweise unwirtschaftlicher werden. Wenn Holzerzeugnisse ein Pfeiler des langfristigen Wärmekonzepts sein sollen, sollte die Kommune unbedingt mit den benachbarten Kommunen in Gesprächen abklären, inwieweit die lokalen Ressourcen für Alle reichen. Eine weitere Alternative ist der Einsatz von Großwärmepumpen, die eine externe Wärmequelle benötigen, wie beispielsweise Flüsse, Seen, Abwärme von Kläranlagen oder industrielle Abwärme. Die Verfügbarkeit von ausreichender Stromleistung und die Wirtschaftlichkeit der Strompreise sind entscheidende Faktoren bei der Nutzung von Wärmepumpen. Eine vollständige Dekarbonisierung von Gemeinden und Städten wird die Nutzung einer Vielzahl erneuerbarer Wärmequellen erfordern. Der wirtschaftlich optimale Mix hängt von den lokalen Gegebenheiten ab. Liefern Solarthermieanlagen wirtschaftlich attraktive Wärme? Die Wärmekosten belaufen sich je nach Anlage zwischen 55 und 60 Euro pro Megawattstunde, was etwa 5 bis 6 Cent pro Kilowattstunde vor Förderung entspricht. Davon gehen die Erleichterungen durch Förderung noch ab, z.B. die umfassende Förderung durch das BEW. Im Gegensatz zu anderen Energieträgern - fossile, aber auch Holzerzeugnisse - sind diese Wärmekosten für die Lebensdauer der Anlage im Voraus fest kalkulierbar. Je teurer die fossilen Energien, aber auch Holzerzeugnisse werden, desto besser wird die Wirtschaftlichkeit der Solarthermie. Ein weiteres Argument für den Einsatz von Solarthermie ist ihre dauerhafte lokale Verfügbarkeit und die damit verbundene Versorgungssicherheit. Zudem bleiben im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen die Investitionen innerhalb Deutschlands und der Region, was zur Stärkung der Wirtschaft vor Ort beiträgt. Gibt es Energieerzeugertypen, die aus wirtschaftlichen oder technischen Gründen nicht sinnvoll mit solarthermischen Anlagen kombiniert werden können? Nein, grundsätzlich kann Solarthermie mit verschiedenen Technologien kombiniert werden, um eine zuverlässige und nachhaltige Wärmeversorgung über ein Wärmenetz zu gewährleisten. Die Entscheidung für den einen Technologiemix zur Wärmeversorgung fällt letzten Endes meist aus Wirtschaftlichkeitsgründen und der Flächenverfügbarkeit. Im Einfamilienhaussektor z.B. zeigt sich derzeit ein Trend hin zu Wärmepumpen in Verbindung mit Photovoltaikanlagen auf den Dächern. Für größere Systeme sind jedoch weitere Randbedingungen zu berücksichtigen. Photovoltaik erzeugt im Vergleich zu Ökologie in großen Solarthermieanlagen Zwischen und neben der Solarthermieanlage Ludwigsburg ist Raum für ökologische Vielfalt. Hier im Bild: Ein Teil des Eidechsenhabitats, das auch anderen Kleinlebewesen Lebensraum bietet - als Ausgleich für Auswirkungen anderer Bauprojekte; außerdem der rege genutzte Besuchersteg. Bild: Solites www.solare-wärmenetze.de Solarthermie auf derselben Fläche nur etwa ein Drittel bis ein Viertel der Energie in Form von Strom. Die Effizienz von Wärmepumpen hängt von der zu erreichenden Vorlauftemperatur ab, wobei höhere Temperaturen mehr Strom erfordern. Die Integration von Windstrom in Verbindung mit Wärmepumpen kann eine sinnvolle Option sein, insbesondere wenn der Windstrom kostengünstig und erneuerbar ist. Die Kombination von Photovoltaik und Wärmepumpen erfordert eine detaillierte Analyse des aktuellen Strommarktes, da Transportkosten und -gebühren die Wirtschaftlichkeit beeinflussen, insbesondere wenn die Photovoltaikanlage räumlich von der Wärmepumpe entfernt ist. Letztendlich müssen die Entscheidungen den spezifischen lokalen Gegebenheiten und der aktuellen Marktlage entsprechen. In einigen Fällen können getrennte Systeme für Strom- und Wärmeerzeugung wirtschaftlich vorteilhafter sein. Welche ökologischen Vorteile bieten Solarthermie-Freiflächenanlagen für Fernwärmenetze? In vielen Fällen wurden bisher ökologische Ausgleichsmaßnahmen von den Genehmigungsbehörden gefordert, wenn Solarthermieanlagen auf ehemaligen landwirtschaftlich genutzten Flächen installiert werden sollten. Tatsächlich ist die Fläche nach der Installation meist jedoch ökologisch wertvoller, inbesondere nach intensiver Landwirtschaftsnutzung. Anstelle von monotonen Ackerflächen entstehen Magerrasen-Flächen oder bunte Blumenwiesen. Die Beweidung mit Schafen ist eine zusätzliche Möglichkeit, um die Flächen ökologisch zu pflegen. Im Gegensatz zu Ziegen, die auf die Kollektoren klettern könnten, tragen Schafe zur Pflege der Fläche bei, ohne die Anlagen zu beschädigen. Darüber hinaus können Biotope geschaffen werden, die Lebensräume für verschiedene Tierarten bieten. Ein Beispiel hierfür ist die Integration von Lebensräumen für Zauneidechsen in Ludwigsburg, die infolge anderer Bauprojekte vertrieben wurden. Interessanterweise zeigt sich in der Praxis von laufenden Anlagen, dass die teilverschatteten Bereiche der Solarthermieanlagen unterhalb der Kollektoren im Jahresverlauf eine eigene Wertigkeit erhalten. In den vergangenen Dürresommern waren diese Bereiche grüner und vielfältiger bewachsen als die trockenen, sonnenbeschienenen Zwischenräume. Diese Entwicklung ist vor dem Hintergrund zunehmender Temperaturen und unvorhersehbarer Niederschläge von großem Interesse. Wichtig ist zu betonen, dass Freiflächen- Solarthermieanlagen keine Fläche „verbrauchen“ und nur minimal versiegeln - im Gegensatz zu konventionellen Bauwerken wie Heizkraftwerken. Solarthermie-Großkollektoren werden entweder aufgeständert oder mit Streifenfundamenten verankert. Trotz der technischen Natur der Anlagen sind Solarthermie-Freiflächenanlagen ökologisch vorteilhaft für die Gesamtfläche und liefern einen großen Beitrag zu einer nachhaltigen, treibhausgasneutralen Wärmeversorgung. Welche Rolle spielen große Wärmespeicher in Fernwärmesystemen mit Solarthermie? Wärmespeicher puffern Schwankungen in der Wärmeerzeugung ab. Wichtig ist: Wärmespeicher stellen nur ein Element im Gesamtsystem eines Wärmenetzes dar. Auch Wärmequellen, Netz und Abnehmer sind notwendig, um eine effiziente Wärmeversorgung sicherzustellen. Ob ein großer Wärmespeicher erforderlich ist, hängt vorrangig vom solaren Deckungsanteil, also vom Ertrag der Solarthermieanlage und dem Bedarf der Netzseite ab. Die sorgfältige Auslegung und Kombination mit anderen Wärmeerzeugern und Wärmespeichern ist dabei entscheidend: Das System muss jeweils auf die spezifischen Gegebenheiten vor Ort zugeschnitten sein. Ein Beispiel: In Leipzig entsteht derzeit die größte Solarthemieanlage Deutschlands mit einer geplanten Bruttokollektorfläche von 65.000 Quadratmetern. Die Anlage soll ca. 20 Prozent des sommerlichen Wärmebedarfs der Stadt Leipzig decken. Auf den jährlichen Wärmebedarf hochgerechnet sind das etwa zwei Prozent. Trotz der beträchtlichen Anlagengröße wird jedoch kein großer Wärmespeicher benötigt, da das Wärmenetz die Wärme zu jeder Zeit vollständig aufnimmt. Die schiere Größe der Solarthermieanlage diktiert also nicht, ob oder in welcher Größe ein Wärmespeicher vorgesehen werden muss. Vielmehr ist es der solare Kleinteilige Ökologie in Wärmekraftwerken? Möglich! Ein Blick unter die Solarkollekoren der Großanlage Lemgo zeigt: Hier ist keine Fläche versiegelt. Auch die teilverschatteten Bereiche sind ökologisch wertvoll. Bild: Solites Infoblatt Nr. 21 Deckungsanteil am Gesamtwärmebedarf: Soll der Solarertrag mehr als 15 Prozent der jährlich benötigten Wärme ausmachen, werden größere Speicher nötig. Wie findet die Kommune heraus, ob sie einen großen Wärmespeicher benötigen wird? Hilft dabei die kommunale Wärmeplanung? Grundsätzlich gilt: Ergebnis der kommunalen Wärmeplanung ist nicht die konkrete Empfehlung für eine Solarthermieanlage, einen Wärmespeicher oder andere Anlagen mit konkreten Spezifikationen, genausowenig wie deren Standorte. Stattdessen legt die Wärmeplanung lediglich fest, welche Siedlungsgebiete über ein Wärmenetz versorgt werden sollen und welche nicht. In einem weiteren Schritt muss die Kommune ermitteln, wie sie den Wärmebedarf für die Wärmenetze decken kann. Statt sofort umfassende Simulationen durchzuführen, kann zunächst eine grobe Analyse durchgeführt werden, um verschiedene Optionen für die Wärmeversorgung abzuschätzen. Hierbei werden mögliche Varianten betrachtet und grobe Kostenschätzungen der nötigen Investitionen erstellt, um ein Verständnis für die wirtschaftlich und technologisch aussichtsreichsten Ansätze zu erhalten. Dies kann durch fachkundige Beratung geschehen und erfordert in der Regel finanzielle Ressourcen. Die grobe Analyse umfasst eine Bewertung verschiedener Optionen wie Tiefengeothermie, Windenergie, oberflächennahe Geothermie und Freiflächensolarthermie. Dies ermöglicht es der Kommune, ein erstes Verständnis dafür zu entwickeln, welche Wärmeversorgungs- Optionen es wert sind, näher untersucht zu werden. Für die ausgewählten Optionen werden dann Fachpartner hinzugezogen, um detaillierte Simulationen und Entwicklungen durchzuführen. Auf diese Weise kann die Kommune besser verstehen, wie groß und kostspielig die ausgewählten Optionen tatsächlich sind, was einen schnellen Übergang von der Planung zur Realisierung ermöglicht. POTENZIAL FÜR KLIMASCHUTZ Die Online-Sprechstunden Solarthermie verdeutlichten die vielfältigen Potenziale dieser Technologie für eine nachhaltige Wärmeversorgung. Durch ihre effiziente Integration in Fernwärmenetze, ihre Versorgungssicherheit und Vielseitigkeit sowie ihre ökologischen Vorteile bietet Solarthermie eine attraktive Lösung für Kommunen und kommunale Akteure auf dem Weg zu einer klimafreundlichen Wärmeversorgung. Kommunen können großflächige Solarthermieanlagen als einen vielversprechenden Baustein für die kommunale Wärmewende verstehen - im Zusammenspiel mit anderen erneuerbaren Erzeugern. IMPRESSUM Das Infoblatt Solare Wärmenetze ist eine Initiative im Rahmen vom Projekt SolnetPlus – Solare Wärmenetze als eine Lösung für den kommunalen Klimaschutz. Mehr unter: www.solare-wärmenetze.de Herausgeber: Solites Steinbeis Innovation gGmbh Redaktion: Deutsches Institut für Urbanistik (Difu), Paul Ratz, Solites, Anna Laura Ulrichs, Dirk Mangold Veröffentlichung: Mai 2024 | ISSN (Print) 2750-753X | ISSN (Online) 2750-7548 Die Verantwortung für den Inhalt dieser Publikation liegt bei den AutorInnen. Sie gibt nicht unbedingt die Meinung der Fördermittelgeber wieder. Weder die Fördermittelgeber noch die AutorInnen übernehmen Verantwortung für jegliche Verwendung der darin enthaltenen Informationen. unterstützt durch die Industrieinitiative Solare Wärmenetze der Solarthermieanbieter (IniSW) PARTNER Beginnen Sie Ihre Wissensreise auf: https://www.solare-waermenetze.de oder starten Sie hier: FAQ zu Solarthermie in Wärmetzen 36 wesentliche Fragen und Antworten, um Kommunen und Stadtwerke zu unterstützen (Scan QR-Code) WIE GEHT ES IN IHRER KOMMUNE WEITER?

Anna Laura Ulrichs2024-06-25T15:13:54+02:00Freitag, 31. Mai, 2024|

Infoblatt Solare Wärmenetze Nr.20 Baden-Württemberg Solarcluster

www.solare-wärmenetze.de Infoblatt Nr. 20 Bei den solaren Wärmenetzen, also Nah- und Fernwärmenetzen, in die Solar thermieanlagen eingebunden sind, ist Baden-Württemberg Spitzenreiter unter den Bundesländern. 19 Anlagen mit über 60.000 Quadratmetern Kollektorfläche ernten im südwestlichen Bundesland thermische Solarenergie für Wärmenetze. Das ist mehr als ein Drittel der in ganz Deutschland registrierten Anlagen dieser Art. Clusterbildung über Jahrzehnte Das kommt nicht von ungefähr. Bei den solaren Wärmenetzen hat sich seit den frühen 2000er Jahren ein regionales Cluster gebildet. Neben Forschungsinstituten und innovativen Wärmenetzbetreibern umfasst es auch Hersteller. Über Jahrzehnte haben die Akteure eine stetige Unterstützung der jeweiligen Landesregierungen genossen. Hinzu kommt, dass Baden-Württemberg als erstes Bundesland bereits 2020 seine 104 größten Kommunen zu einer kommunale Wärmeplanung verpflichtet hat und zahlreiche kleinere Kommunen bei deren freiwilligen Wärmeplänen unterstützt. Der jüngste Schub bei den regenerativen Wärmenetzen, der auch die Solarthermie beflügelt, dürfte nicht zuletzt den örtlichen Diskursen um die Strategien der Wärmeversorgung als öffentlicher Daseinsvorsorge zu verdanken sein, die mit der Pflicht zur kommunalen Wärmeplanung angestoßen worden sind. Erste solare Wärmenetze wurden im Ländle aber schon Anfang der 2000-er Jahre realisiert. Das waren für damalige Verhältnisse sehr anspruchsvolle Forschungs- und Demonstrationsanlagen, gefördert mit Bundesmitteln aus In Baden-Württemberg zeigt sich eine Häufung von solaren Wärmenetzen. Von frühen solarthermischen Demonstrationsanlagen über die Vorreiterrolle des Landes bei der kommunalen Wärmeplanung hat die Entwicklung inzwischen zu etlichen Solarenergiedörfern und städtischen Megawatt-Projekten geführt. SONNENCLUSTER IM „LÄNDLE“ BADEN-WÜRTTEMBERG IST BEI SOLARWÄRMENETZEN NR. 1 Seit 2013 versorgt diese Solaranlage mit rund 1100 Quadratmetern Kollektorfläche das deutsch-schweizerische Grenzdorf Büsingen. Die Anlage wurde seitdem zur vielfach nachgeahmten Blaupause für solare Wärmenetze im ländlichen Raum. Trendsetter: Büsingen Fotos: Guido Bröer Infoblatt Nr. 20 dem Programm Solarthermie 2000. Ihre Gemeinsamkeit: Es sollten in den ausgewählten, durchweg neuerrichteten Nahwärmesystemen solare Deckungsanteile von mehr als 50 Prozent erreicht werden. Dass das nur mit einer saisonalen Speicherung der Sommersonne für die dunklen Jahreszeiten möglich ist, liegt auf der Hand. Und so brachte das Programm nicht nur einen Entwicklungs schub für große Kollektorfelder, sondern wurde zugleich zur Initialzündung für verschiedene neue Typen von Großwärmespeichern. Ortsnamen aus dem Südwesten wie Neckarsulm, Crailsheim, Friedrichshafen, Eggenstein stehen bis heute in Fachkreisen für große Solarthermie. Die dortigen Pionieranlagen funktionieren ohne Ausnahme trotz einiger bei De monstrationsprojekten er wartbarer Kinderkrankheiten bis heute. So haben Monitoringprogramme an diesen Anlagen viel Erfahrungswissen gebracht, von dem die Branche heute profitiert. Der Markt tat sich schwer Gleichwohl hat sich nach diesen ersten sehr anspruchsvollen Projekten rund zehn Jahre lang in ganz Deutschland kein Markt für große Solarthermie-Systeme entwickelt. Solarthermie galt bestenfalls als exotisch, eigenwillig und teuer, während Fernwärmeversorger in Deutschland weiterhin auf Kraftwärmekopplung mit billigem Erdgas setzten. Die Wende kam erst ab Mitte der 2010-er Jahre, als das Ziel eines klimaneutralen Wärmesektors stär ker ins Bewusstsein von Politik, Öffentlichkeit und damit auch der Versorgerbranche drängte. Ein Meilenstein aus Sicht der Solarthermie war damals das Dorfwärmenetz im 1600-Einwohner-Ort Büsingen am Hochrhein. Das Bürgerenergieunternehmen Solarcomplex, das in der Bodenseeregion bereits mehrere Bioenergiedörfer auf Biogasbasis realisiert hatte, setzte hier erstmals auf die Kombination von Solarthermie mit Holzhackschnitzeln für die Wärmeversorgung. Hin ter grund war, dass Büsingen als baden-württembergische Gemeinde auf Schweizer Staatsgebiet liegt und deshalb für den Betrieb einer Biogasanlage kein Geschäftsmodell über das deutsche EEG zu realisieren gewesen wäre. Seit der Inbetriebnahme im Jahr 2013 entwickelte sich Büsingen zur Blaupause für eine ganze Reihe von auf lokale Wertschöpfung getrimmten Solardörfern – zunächst in der Bodenseeregion und dann auch anderswo. Derweil stieg auch im urbanen Raum das Interesse an der netzgebundenen Solarthermie als Baustein zur Dekarbonisierung bestehender Wärmenetze. Mit der 14.800-Quadratmeter-Kollektorfläche in Ludwigsburg-Kornwestheim (Foto Titelseite) war wiederum Baden-Württemberg seit 2020 für zwei Jahre Rekordhalter bei Solarthermieanlagen. Aktuell werden die Anlagen aber nicht nur größer, wie ein 29.000-Quadratmeter-Projekt in Bad Rappenau zeigt, sondern auch anspruchsvoller, was den prozentualen Anteil der Solardeckung betrifft. In Hechingen machen das die dortigen Stadtwerke mit Pioniergeist vor (Seite 4), indem sie für ein Neubaugebiet ein Wärmenetz mit 70 Prozent Solardeckung bauen. Dual-Use-Technik Solarthermie: Bad Rappenau Schon 2024 wird dieses Holzheizkraftwerk in Bad Rappenau durch die mit 29.000 Quadratmetern Kollektorfläche größte Flachkollektoranlage Deutschlands ergänzt. Die Anlage liefert nicht nur Fernwärme, sondern auch solare Prozesswärme für einen Futtermitteltrockner. Zugleich entlastet sie eine Biogasanlage von Aufgaben im Wärmenetz, sodass diese künftig ausschließlich Biomethan herstellen kann. Meilenstein: Crailsheim Das in mehreren Bauabschnitten ab 2003 in Betrieb genommene Vorzeigeprojekt der Stadtwerke Crailsheim markiert den Übergang von Demonstrationsanlagen zu wirtschaftlichen Solarwärmenetzen in Deutschland. Das Kollektorfeld auf einem Erdwall ermöglicht dank eines ausgeklügelten Speichersystems einen solaren Deckungsgrad von 50 Prozent und zeigt die Vereinbarkeit mit Naturschutz. www.solare-wärmenetze.de Die Energieagentur Kreis Ludwigsburg (LEA) betreut Städte und Gemeinden bei der Wärmeplanung. Raphael Gruseck, Kommunalberater der LEA, erklärt, welche Rolle große Solarthermieanlagen dabei spielen können. Was heißt kommunale Wärmeplanung? Ab diesem Jahr müssen alle Kommunen eine Wärmeplanung erstellen. Dabei wird die gesamte Kommune betrachtet, um eine klimaneutrale Wärmeversorgung sicherzustellen. Es geht weniger um einzelne Gebäude, sondern um das große Ganze: Wie kann der gesamte Ort klimaneutral mit Wärme versorgt werden. Entscheidender Schritt ist die Ermittlung, wo sich Wärmenetze eignen und in welchen Gebieten hingegen eine dezentrale Versorgung von Vorteil ist, die dann auf kurz oder lang zumeist durch Luftwärmepumpen erfolgen wird. Welchen Nutzen haben Bürger:innen von der kommunalen Wärmeplanung? Viele Gebäudeigentümer:innen denken ak tuell über ihre zukünftige Heizung nach. Durch die kommunale Wärmeplanung können Kommunen Ihren Bürger:innen Planungssicherheit bie ten, wo Wärmenetze entstehen werden und wo nicht. Welche Wärmequellen eignen sich für Wärmenetze? Je nach Kommune variieren die verfügbaren Wärmequellen. Wir betreuen beispielsweise einige Kommunen am Neckar, dort eignen sich Flusswärmepumpen sehr gut. Wo es solche Potenziale nicht gibt, ist Solarthermie neben Luftwärmepumpe und gegebenenfalls Abwärme und Geothermie eine wichtige erneuerbare Quelle für Wärmenetze. Als Energieagentur Kreis Ludwigsburg unterstützen wir viele Kommunen im Land kreis bei der Erstellung ihrer Wärmeplanung. Solare Wärme ist dabei eines der wenigen Potenziale, das bei nahezu allen Kommunen in ausreichendem Um fang vorhanden ist. Somit ist es ein wichtiges für Wärmenetze. Solarthermieanlagen werden deshalb künftig eine größere Rolle spielen. Wie groß sollte ein Kollektorfeld sein? Kleinere Solarthermieanlagen haben höhere spezifische Kosten. Für Freiflächenanlagen sind ausreichend große Wärme- oder Gebäudenetze notwendig, damit sie wirtschaftlich werden. Kleinere Anlagen können auch auf Schuldächern oder Turnhallen gebaut werden. Richtig interessant wird Solarthermie aber, wenn die Wärme im Sommer gespeichert und im Winter genutzt werden kann. Dafür sind saisonale Wärmespeicher die gute Möglichkeit. In Verbindung mit solchen Speichern können Solarthermieanlagen 50 bis 90 Prozent des Jahreswärmebedarfs abdecken. Sind große Solarthermieanlagen wettbewerbsfähig? Solarthermieanlagen liefern langfristig Wärme zu einem konstanten Preis unabhängig von der Inflationsrate. Ihre Wirtschaftlichkeit hängt von der Verfügbarkeit andere Wärmepotentiale und der Renditeerwartung des Betreibers ab. Trotz hoher Investionskosten kann Solarthermie langfristig wettbewerbsfähige Wärmepreise sichern. Bietet Biomasse nicht wesentlich mehr Versorgungssicherheit als Solarwärme? Biomasse ist begrenzt und wird für an dere Zwecke benö tigt, zum Beispiel für Hochtemperaturpro zesse oder zur stofflichen Nutzung. Für die Erzeugung von Raumwärme ist deshalb von einem geringeren Angebot und höheren Preisen auszugehen. Dagegen weist Solarthermie große Ausbaupotentiale auf und hat eine sehr hohe Flächeneffizienz. Hausbesitzer sorgen sich, mit Fernwärme ihre Unabhängigkeit zu verlieren. Die Frage ist nicht, ob man sich abhängig macht, sondern von wem. Kommunen soll ten frühzeitig Strategien für ihre Wär meversor gung entwickeln. Sie sollten darüber diskutieren, inwieweit sie die Wär meversorgung als Teil der kommunalen Daseinsvorsorge betreiben – ähnlich wie sie bereits heute Wasser- oder Ab was serversorgung als kommunale Da seinsvorsorge betreiben. Solarthermieanlagen können jedenfalls langfristig stabile Preise sichern – sie verringern die Abhängigkeit von internationalen Energiemärkten mit großen Preissprüngen und sind eine gute Option für eine nachhaltige Wärmeversorgung. INTERVIEW: RAPHAEL GRUSECK Infoblatt Nr. 20 IMPRESSUM Das Infoblatt Solare Wärmenetze ist eine Initiative im Rahmen vom Projekt SolnetPlus – Solare Wärmenetze als eine Lösung für den kommunalen Klimaschutz. Mehr unter: www.solare-wärmenetze.de Herausgeber: Solites Steinbeis Innovation gGmbh Redaktion + Text: Guido Bröer, Solarthemen Veröffentlichung:Mai 2024 | ISSN (Print) 2750-753X | ISSN (Online) 2750-7548 Die Verantwortung für den Inhalt dieser Publikation liegt beim Autor und der Herausgeberin. Der Inhalt gibt nicht unbedingt die Meinung der Fördermittelgeber wieder. Weder die Fördermittelgeber noch Autor und Herausgeberin übernehmen Verantwortung für jegliche Verwendung der darin enthaltenen Informationen. unterstützt durch die Industrieinitiative Solare Wärmenetze der Solarthermieanbieter (IniSW) PARTNER Die Stadtwerke Hechingen bauen für das Neubaugebiet Killberg IV ein Wärmenetz, das es in sich hat. Schon allein das Ziel, 70 Prozent des Jahreswärmebedarfs von einer Solarthermieanlage decken zu lassen, ist sportlich. Möglich macht das ein ausgeklügeltes Wärmeversorgungskonzept. Denn die im Sommer geerntete Solarenergie gilt es, bis in den Winter zu bevorraten und dann effizient zu nutzen. In einer Erddeponie wird ein Erdbecken-Wärmespeicher platziert, der 18.000 Ku bik meter Wasser fasst. Die Form des Speichers wurde dem aus der Umge bung herausragenden Erdhügel angepasst und dieser bereits seit 2020 so verdichtet, dass er den statischen Anforderungen seiner späteren Zweitnutzung als Energiespeicher gerecht werden kann. Kollektorfeld am Speicherhang Am Südhang des Speicherhügels sollen die Solarkollektoren mit 7600 Quadratmetern Bruttokollektorfläche Platz finden. So fügt sich das Kollektorfeld optisch gut in die vorhandenen Strukturen ein und spart nebenbei auch Grund fläche. Als zweite erneuerbare Wärmequelle neben der Solarthermie sieht das Energiekonzept für das Wärmenetz oberflächennahe Geothermie vor. Ein Erdsondenfeld mit 40 Sonden von jeweils 172 Meter Tiefe trägt vor allem in der Heizperiode zur Wärmeversorgung für das Neubaugebiet bei. Im Sommer wird das Erdsondenfeld mit Solarenergie rege ne riert, indem ein Teil des Rücklaufs des zu dieser Jahreszeit vollständig sonnengespeisten Wärmenetzes durch die Sonden geleitet wird. Übers Gesamtjahr gerech net, beträgt der Deckungsanteil der Erdsonden-gekoppelten Wärmepumpe 12 Prozent am Netzwärmebedarf Eine zentrale Rolle für das Zusammenspiel der Energiequellen Sonne und Geothermie spielen zwei mit Ökostrom betriebene Wärmepumpen. Sie kommen zum Einsatz, wenn im Winter die Temperatur der gespeicherten Solarwärme nicht mehr hoch genug ist, um das Netz direkt zu versorgen. Die eine Wärmepumpe mit 300 kW Heizleistung ist mit dem Erdsondenfeld gekoppelt und nutzt dessen Energie, um die Rücklauftemperatur des Wärmenetzes anzuheben. Die zweite Wär me pumpe mit 500 kW entnimmt im Winter Wärme aus dem Erdbecken-Wärmespeicher und bringt diese auf die vom Vorlauf des Netzes benötigte Temperatur von 68 Grad Celsius. Nur bei extremer Witterung sollen drei Biomethan-Spitzenlastkessel un ter stützen, die ansonsten nur als Redundanzkessel bereit stehen. Hechingen: Komplexes Wärmeversorgungssystem mit 70 Prozent Solardeckung Der Erdbecken-Wärmespeicher in Hechingen wird in eine vorhandene Erddeponie integriert. Die Bauarbeiten am Speicher sind im Frühjahr 2024 weit fortgeschritten. Foto: Stadtwerke Hechingen

Anna Laura Ulrichs2024-05-30T16:11:39+02:00Donnerstag, 30. Mai, 2024|

Solarthermie als Teamplayer: Kollektoren passen in fast jeden Fernwärme-Mix

www.solare-wärmenetze.de Infoblatt Nr. 17 Bis vor wenigen Jahren galten innovative Wärmeerzeuger wie Wärmepumpen, So lar thermie-Kollektorfelder und Power-to-Heat-Anlagen für die Fernwärme bestenfalls als Fuel-Saver. Deren Megawattstundenpreis hatte zwar wettbewerbsfähig zu sein, aber ihre Einsatzbereitschaft und Berechenbarkeit spielte für die Versorgungssicherheit keine primäre Rolle, weil es ja stets fossile Backup-Aggregate gab. 100 Prozent CO2-freie Wärme Doch die Planungsmaximen der Fernwärmeversorger haben sich gewandelt. Im Lichte einer bis spätestens 2045 zu 100 Prozent klimaneutralen Wärmeerzeugung muss jede Investition in neue, langlebige Wärmeerzeugungskapazitäten bereits heute ihren Beitrag zur Versorgungssicherheit leisten können. Das gilt auch für eine von Natur aus fluktuierende Energiequelle wie die Solarthermie. Einen zusätzlichen Schub hat diese Sichtweise durch die Energiekrise des Jahres 2022 mit explodierenden Erdgaspreisen erfahren. Stadtwerke, die in diesen Zeiten bereits eine Solarthermieanlage im Portfolio hatten, konnten sich über jede Megawattstunde freuen, die aus den Röhren- oder Flachkollektoren in ihre Netze strömte. Und bei den anderen Versorgern hat die Erdgasknappheit das Interesse an Solarwärme und anderen erneuerbaren Energien Ob in Verbindung mit Erdgas-BHKW, Holzkesssel, Wärmepumpe oder sogar Geothermie – Solarthermie bewährt sich in der Fernwärme im Zusammenspiel mit sehr unterschiedlichen Energieerzeugern und Speichern. Eine Solarthermieanlage übernimmt dabei verlässlich verschiedene Aufgaben im System. Beispiel Lemgo: Solarthermie mit Wärmepumpen und KWK Die Stadtwerke Lemgo zeigen, wie vielfältig ein moderner Fernwärme-Energiemix sein kann. Das Solarthermiefeld ar beitet zusammen mit Großwärmepumpen und Blockheizkraftwerken, die sich teils im grauen Betriebsgebäude im Hintergrund befinden. Eine Wärmepumpe mit 1 MW Leistung nutzt die Temperaturen des Flusses Bega, eine weitere die Restwär me aus dem Abwasser der benachbarten Kläranlage. SOLARTHERMIE ALS TEAMPLAYER KOLLEKTOREN PASSEN IN FAST JEDEN FERNWÄRME-MIX Infoblatt Nr. 17 deutlich gesteigert. Um allerdings im Zusammenspiel zu harmonieren, muss die Solarthermie „teamfähig“ sein. Solarthermie bringt Sicherheit Große Solarthermieanlagen seien eine schon seit vielen Jahren ausgereifte Technik, sagt Dirk Mangold, Leiter des Steinbeis-Forschungsinstituts Solites: „Die Solarthermie ist ein normaler Teil eines zukünftig emissionsfreien Erzeugerparks – mit einigen Vorteilen.“ Dazu gehört für den Wissenschaftler nicht nur, dass die Kosten einer solaren Kilowattstunde ab dem Zeitpunkt der Investition über Jahrzehnte im Voraus berechenbar und sicher sind. Vielmehr sei Solarwärme völlig emissionsfrei und erziele zudem den höchsten Energieertrag auf der Aufstellfläche im Vergleich zu allen anderen erneuerbaren Energien. Bei sehr kleinen solaren Deckungsanteilen werde die Solarwärme immer im Wärmenetz aufgenommen. Bei Anteilen ab rund 5 Prozent werde ein Wärmespeicher notwendig, so Mangold, wenn keine solar erzeugten Megawattstunden verschenkt werden sollten. Dieser Wärmespeicher gleiche den entsprechend der Sonneneinstrahlung fluktuierenden Solarertrag für das Wärmenetz aus. Ob das ein kleiner Pufferspeicher zur Abfederung von Erzeugungsspitzen sei, ein multifunktionaler Mehrtagesspeicher oder gar ein saisonaler Wärmespeicher, spiele für die Regelbarkeit der Solarthermieanlage zunächst mal keine Rolle. Vielmehr profitiere nicht nur die Kollektoranlage vom Speicher, betont Mangold: „Ein Wärmespeicher, der als zentrales Systemelement auch anderen Erzeugern wie Holzkessel, Wärmepumpen, Geothermieund Power-to-Heat-Anlagen dient, verbessert gleichzeitig deren Betriebseffizienz und damit die Wirtschaftlichkeit der gesamten Erzeugung. Ist die multifunktionale Nutzung des Wärmespeichers umfangreich, muss dessen Volumen im Vergleich zu einem reinen solaren Wärmespeicher gegebenenfalls erhöht werden. Durch Systemsimulationen kann das wirtschaftliche Optimum zwischen Speichergröße und Speicherkosten gefunden werden. Solche Simulationen sind auf jeden Fall notwendig, wenn ein saisonaler Wärmespeicher eingesetzt werden soll.” 70 Prozent Solardeckung 2024 sind in Deutschland mehrere saisonale Erdbecken-Wärmespeicher im Bau, die einen solaren Deckungs anteil bis zu 70 Prozent des jährlichen Wärmebedarfs ermöglichen. Dazu trägt auch die geschickte Kombination der Solarthermie mit anderen Erzeugern bei. Im hessischen Dorf Bracht sollen zwei Wärmepumpen mit zusammen 1,2 MW die im unteren Bereich des Speichers enthaltene Restenergie unter Einsatz von Ökostrom auf ein höheres Temperaturniveau veredeln. Damit he - ben sie auch den Wirkungsgrad der Solarkollektoren, in dem diese mit nied- Das Anlagenschema des in Bau befindlichen Wärmenetzes in Bracht, Ortsteil der Stadt Rauschenberg, könnte zur Blaupause einer weitgehend solaren Dorfwärmeversorgung werden. Der Erdbecken-Wärmespeicher ermöglicht einen 70-prozentigen sola ren Deckungsgrad. Dass die Temperaturschichtung im Speicher mittels Wärme - pum pen verbessert wird, bringt der Solarthermieanlage dabei hohe Wirkungsgrade. Bracht: 70 % Solarthermie dank Saisonalspeicher + Wärmepumpe Für die Systemeinbindung einer Solarthermieanlage und das Zusammenspiel mit den anderen Wärmeerzeugern spielt der Speicher oft eine zentrale Rolle. Hier in Bernburg sorgen 150 m3 Speichervolumen dafür, dass die Solarthermieanlage mit den Blockheizkraftwerken harmoniert. Und er puffert die Solarleistung, die im Sommer mittags oft höher ist als die aktuelle Last im Fernwärmenetz. Pufferspeicher – Moderator zwischen verschiedenen Erzeugern Grafik: Uni Kassel www.solare-wärmenetze.de Jens Kühne, Bereichsleiter Erzeugung, Sektorkopplung & Speicher beim Fernwärmeverband AGFW, erklärt, wie in Fernwärmesystemen das Zusammenspiel von Solarthermie mit anderen nachhaltigen Energiequellen gelingt. Es gibt jetzt in Deutschland fast 60 große Solarthermieanlagen in der Fernwärme. Ist eine solche Anlage für Netzbetreiber noch eine Exotin im Erzeugerpark? Solarthermie ist in das ganz normale Portfolio eingegangen, das man sich als Netzbetreiber anschaut, wenn man Erzeugungsleistung hinzubauen möchte. Was macht Solarthermie für ein Stadt - werk dennoch zu etwas Besonderem? Besonders ist die Kostenstabilität. Man weiß von vornherein, wie hoch die Gestehungskosten der Energie in Zukunft sein werden – unabhängig davon, wie sich die Energiemärkte verhalten. Aber besonders ist auch, dass die Solarenergie nicht regel- und steuerbar ist. Das muss natürlich berücksichtigt werden. Und man muss auch die Gegebenheiten vor Ort in die Überlegungen einbeziehen. An welche Gegebenheiten denken Sie? Vor allem die Flächenverfügbarkeiten. Es müssen Genehmigungen erteilt werden. Man muss zusammen mit Umwelt- und Naturschutz schauen, dass auf technisch geeigneten Flächen auch tatsächlich eine Solaranlage gebaut werden kann. Wie kommen andere Erzeugungseinheiten im Netz mit der Solarthermie klar? Die einzelnen Anlagen sollten sich natürlich nicht „kannibalisieren“. Die Gefahr besteht im Sommer und in den Übergangsjahreszeiten, wenn die Solarthermie am meisten leisten kann. Wo eine Müll ver bren nungsanlage oder Industrieabwärme bereits einen Großteil der Sommerlast abdeckt, harmoniert das nicht so gut mit Solarthermie. Bei einer Geothermieanlage könnte es ähnlich sein. Anson - sten sehe ich kaum Einschränkungen. Aprilwetter: Hohe Sonneneinstrahlung wech selt mit dunklen Wolken. Dann drückt eine große Solaranlage starke Lastwechsel ins Netz. Muss sich der übrige Erzeugerpark darauf einstellen? Der übrige Anlagenpark muss sich nicht sehr darauf einstellen, wenn man die richtigen Vorkehrungen trifft. Wenn man zum Beispiel einen kleinen Zwischenspeicher einbaut, der die untertägigen Schwankungen ausgleichen kann, dann geht das recht gut. Dann werden solche Schwankungen in Megawattstärke nicht direkt ins Netz übergeben. Ansonsten sind aber auch größere Speicher sehr zu empfehlen, um die Fluktuation der Solarenergie tageweise auszugleichen. Muss die Solarthermie quasi ihren Speicher ins System mitbringen? Oder haben Wärmenetzbetreiber heutzutage ohnehin den Speicher auf dem Schirm, der dann zugleich den Einsatz einer Solarthermieanlage begünstigt? Viele haben den Speicher schon auf dem Schirm, um beispielsweise die KWKAnlagen stromgeführt fahren zu können. Aber mit einer Solarthermieanlage werden die Speicher um so wichtiger. Wer noch keinen Speicher hat, denkt den spätestens mit der Solarthermieanlage mit. Betrachtet ein Fernwärmebetreiber die Solarthermie vor allem als Fuel Saver? Ja. Aber sie kann auch zusätzliche Funktionen erfüllen. Beispielsweise kann sie eine Boosterfunktion übernehmen. Das müssen Sie erklären! Ich ersetze nicht einen anderen Wärmeerzeuger, sondern ich versuche in Netzbereichen, die weit von den im Sommer betriebenen Erzeugern weg liegen, durch die Solarther mieanlage samt Speicher eine Temperatursteigerung zu erreichen. Ist denn die Solarthermie für eine so tragende Rolle ausreichend berechenbar? Eine Solarthermieanlage, ein Gaskessel und ein Speicher könnten sich im Bundle als Netzbooster durchaus gut ergänzen. Kann man eine Solarthermieanlage in - zwi schen „von der Stange“ bestellen? Jedenfalls eher als vor fünf Jahren. Man kann mittlerweile auf standardisierte Produkte zurückgreifen und auch auf ein größeres Spektrum von Dienstleistungen. Die Hersteller haben sich weiterentwickelt. Sie bringen immer mehr Eigenleistung und Erfahrung in die Planung ein. Wie läuft der Erfahrungsaustausch dazu innerhalb der Versorgerbranche? Wir können als AGFW recht gute Unterstützung liefern und auch andere Verbände tun ihr Mögliches. Die Branche ist recht stark vernetzt, so dass man sich tatsächlich vor- und nach einer Solarinvestition gut austauschen kann. INTERVIEW: JENS KÜHNE Infoblatt Nr. 17 IMPRESSUM Das Infoblatt Solare Wärmenetze ist eine Initiative im Rahmen vom Projekt SolnetPlus – Solare Wärmenetze als eine Lösung für den kommunalen Klimaschutz. Mehr unter: www.solare-wärmenetze.de Herausgeber: Solites Steinbeis Innovation gGmbh Text und Fotos: Guido Bröer, Solarthemen Veröffentlichung: März 2024 | ISSN (Print) 2750-753X | ISSN (Online) 2750-7548 Die Verantwortung für den Inhalt dieser Publikation liegt beim Autor und der Herausgeberin. Der Inhalt gibt nicht unbedingt die Meinung der Fördermittelgeber wieder. Weder die Fördermittelgeber noch Autor und Herausgeberin übernehmen Verantwortung für jegliche Verwendung der darin enthaltenen Informationen. unterstützt durch die Industrieinitiative Solare Wärmenetze der Solarthermieanbieter (IniSW) PARTNER rigen Rücklauftemperaturen arbeiten können. Außerdem hilft die Wärmepumpe, das Speichervolumen besser auszunutzen. Der Stromverbrauch der Wärmepumpe soll dabei nur 8 Prozent der Gesamtenergie ausmachen. Maximal ein Viertel des Jahresbedarfs sollen Holzkessel beisteuern. 70 Prozent Solarwärme sind auch das Ziel für ein Neubaugebiet der Stadt Hechingen. Auch hier sollen neben der großen So lar thermieanlage ein Erdbecken- Wär mepeicher sowie Wärmepumpen wirken. Zu sätz lich kommt oberflächennahe Geothermie aus einem Erdsondenfeld zum Einsatz, das über die Wärmepumpen ans Netz ange bun den ist. In He chingen werden die Erdsonden im Sommer mit dem Solarwärmeüberschuss auch regeneriert, sodass das Erdreich als weiterer Wärmespeicher wirkt. Das erhöht die Ausnutzung der Solarenergie weiter. Verschiedene Erzeugerparks Erzeugerparks mit Solarthermiekomponente werden immer vielfältiger. Fast schon ein Klassiker der ländlichen Ener giewende sind Dorfwärmenetze mit Holzfeuerungen, in denen eine Solarthermieanlage auf die vollständige Deckung des sommerlichen Wärmebedarfs ausgelegt wird. Seit rund 10 Jahren entstehen solche Anlagen in Deutschland. Dörfer wie Büsingen, Mengsberg oder Hallerndorf decken so seit Jahren ein Fünftel ihres Jahres- Wärmebedarfs von der Sonne. Weitaus komplexer ist der Erzeugerpark der Stadtwerke Greifswald, die aktuell die mit rund 18.700 Quadratmetern Kollektorfläche größte Solarthermieanlage Deutschlands betreiben. Die Anlage ist Teil eines sogenannten innovativen KWK-Systems (iKWK), zu dem auch ein Blockheizkraftwerk und ein Elektrodenkessel gehören. Letztere sollen es ermöglichen, den in der Region reichlich vorhandenen Windstrom bei Stromnetzengpässen sinnvoll zu nutzen. Die Greifswalder Fernwärme verfügt über weitere Blockheizkraftwerke, Kesselanlagen und eine große Luftwärmepumpe. Ihr Zwischenziel von 35 Prozent CO2-freier Fernwärmeerzeugung wollen die Stadtwerke erreichen, wenn bald der 5.500-Kubikmeter-Speicher in Be - trieb geht, der eine zentrale Rolle spielt. Heutzutage sind Solarthermieanlagen selbst in Fernwärmenetzen, die auf eine Grundlastversorgung aus Müllverbrennungsanlagen oder Industrieabwärme basieren, für Expert:innen nicht mehr undenkbar. Dirk Mangold erklärt, wa - rum: „Zum einen, weil beim Ausbau der Wärmenetze weitere erneuerbare Er - zeu gungskapazitäten gebraucht werden. Zum anderen, weil Multifunktionswärmespeicher ein Nebeneinander durchaus ermöglichen können.“ Deutschlands zurzeit größte Solarthermieanlage in Greifswald ist Teil eines komplexen Erzeugerparks mit BHKWs, Gaskesseln, Wärmepumpe, Elektrodenkessel und Speicher. Greifswald: Erzeugungsmix in der Transformation

Anna Laura Ulrichs2024-04-01T15:28:59+02:00Montag, 1. April, 2024|

Bau-Blog Lemgo: Bau eines iKWK-Systems

Foto: Guido Bröer Bau eines iKWK-Systems in Lemgo Wie entsteht eigentlich eine solarthermische Großanlage? Hier geht’s zum Bau-Blog Lemgo

Asma Sohail2023-09-12T15:58:32+02:00Dienstag, 12. September, 2023|

Auszug aus: Energiekommune 07/23

7/23 Fernwärme mit „Phasenverschiebung“ wird zunehmend ein Thema in Kommunen SAISONALWÄRMESPEICHER Kommunale Sicht auf das aktuelle Gesetzgebungs verfahren GEG UND WÄRMEPLANUNG Veränderte Gesetzeslage zeigt bereits Wirkung WINDKRAFTREPOWERING www.energiekommune.de Foto: Junus Emre Önal, Solmax eldorf, Bracht und Hechingen haben eines gemeinsam: Alle drei Orte dürften bald zu Pilgerstätten für energiebewegte Bür ger - mei ster und Stadtwerke-Direktorinnen werden. Denn auf der Suche nach Lösungen für das große Dilemma der Wärmewende, dass nämlich Energiebedarf und erneuerbares Energie angebot jahreszeitlich stark auseinandergehen, sind diese drei Kommunen den allermeisten anderen einen großen Schritt vor aus: Sie bauen sich jeweils einen Saisonalwärmespeicher. In allen drei Fällen sind dies wassergefüllte Erdbeckenwärmespeicher, wie sie in Däne mark bereits mehrfach gebaut wurden. Bewährt hat sich dort für die Becken die Form einer umgekehrten Pyramide. Der Bodenaushub kann zumeist verwendet werden, um rings um das Loch einen Wall aufzuschütten, sodass der Speicher später einige Meter über das umliegende Ter - rain hinausragt und das Volumen sich nach oben vergrößert. Ausgekleidet werden die Erdbecken mit etwas, das der Volksmund wohl als Teichfolie bezeichnen würde. Hersteller wie die auf diesem Gebiet zurzeit führende Firma Solmax hören das freilich nicht gern, handelt es sich doch um eine spezielle Kunststoff-Dichtungsbahn. Allein schon durch die thermischen Belastungen bis zu mehr als 90 Grad Celsius müssen diese Dichtbah nen eini ges aushalten. Aber noch kritischer ist ihre Rolle beim Wasser-Management für den Deckel der Speicherbecken. Denn der besteht aus einer dicken Dämmschicht, die nicht nass werden darf, um ihre Funk - tion dauerhaft zu erhalten. Einerseits können sich auf dem Deckel Wasserlachen bilden, die tonnenschwer werden können. Andererseits diffundiert durch jeden noch so dichten Kunststoff mit der Zeit Wasserdampf in die Dämmschicht, der irgendwie wieder heraus muss. Das Material muss also das Kunststück vollbringen, einerseits dicht und stabil zu sein, andererseits aber auch „atmen“ zu können. Prinzip: Goretex-Jacke, aber bitte viel länger haltbar! In Meldorf, unweit der schleswigholsteinischen Nordseeküste gelegen, hat man schon lange aufmerksam beobachtet, was die dänischen Nachbarn in Sachen Großwärmespeicher so treiben. Im Rahmen eines energetischen Quartierskonzeptes entstand dann 2016 die konkrete Idee für den Mel - dorfer Spei cher. Nun dürfte die Kommune mit gut 7.000 Einwohner:innen wahrscheinlich bald die erste sein, die einen solchen Speicher in Deutschland in Betrieb nimmt. Bereits vor einigen Monaten wurde die Baugrube ausgehoben, anschließend mit Dichtbahnen ausgekleidet und mit 45.000 Kubikme - tern Wasser befüllt (Foto). Inzwischen läuft die Installation des Deckels. Ausbau in Stufen Parallel wird schon am Fernwärmenetz gearbeitet, das ab Herbst die ersten zwölf kommunalen Gebäude versorgen soll und in einer nächsten Ausbaustufe den ganzen Norden Meldorfs. Bis 2035 soll im gesamten Stadtgebiet Fern wär - me zur Verfügung stehen. Der weitere Ausbau sei auch wich - tig, um die hohen Anfangsinvestitionen zu rechtfertigen, erklärt Peter Bielen - berg, Geschäftsführer der Wärmeinfra - struk tur Meldorf GmbH & Co. KG (Wimeg), einer zu 100 Prozent städtischen 12 Wärmenetze Energiekommune 7/2023 Für die Wärmewende in Kommunen werden Großwärmespeicher eine zentrale Rolle spielen. Sie speichern Industrieabwärme, Power to Heat und/oder Solarthermie. Aktuell nehmen einige Saisonalspeicher-Projekte in Deutschland Gestalt an. Großwärmespeicher: Dreh- und Angelpunkt der Wärmewende M Foto: Wimeg Wärmenetze Gesellschaft, die für die Realisierung der kommunalen Wärmewende gegründet worden ist. Bielenberg sagt: „Das alles geht nur, weil wir in Meldorf ein Umfeld haben, das viel Unterstützung bietet.“ Kommunalpolitik, Verwaltung und Bürgerschaft zögen bei der Wärmewende an einem Strang. Wichtig sei dabei auch, dass möglichst heimische Firmen an der Realisierung beteiligt seien. Alle Projektbeteiligten hätten sich zu einer Innovationspartnerschaft zusammengefunden, betont Bielenberg. Man habe eine Art runden Tisch gebildet, um das Projekt gemeinsam zu stemmen. „Denn wir brau chen Resilienz innerhalb der Zusammenarbeit.“ Resilienz, also die Fähigkeit, Krisen und schwierige Situationen zu überstehen, ist vielleicht auch eines der Motive für den großen Speicher. Gedacht war er primär, um die Abwärme einer Großdruckerei möglichst vollständig für die Fernwärme nutzen zu können. Zweite Wärmequelle ist eine bestehende Bio - gas anla ge. Lediglich als Redundanz und für die Spitzenlast sind Gaskessel ge - plant, die perspektivisch auch mit Biomethan oder Synthesegasen gefüttert wer den könnten. Doch aktuell forciert die Wimeg die Planungen für ein großes Solarkollektorfeld als weitere Wärmequelle. Bielenberg deutet an, dass dies schnel ler als zunächst geplant auf die Tagesordnung kam. Denn die Druckerei mache aktuell Kurzarbeit. Diese preiswerte Wärmequelle könnte also weni - ger verlässlich sein als die Sonne. Dank des Speichers – Stichwort Resilienz – ist aber ein Wechsel der Hauptwärme - quelle jederzeit eine Option. Das gilt beispielsweise auch, wenn künftig die regulatorischen Hürden fal - len, die bislang verhindern, dass im Norden Deutschlands bei Netzeng pässen oder negativen Strom prei sen Wind - strom mittels Großwärmepumpen und Elektrokesseln zu Fern wärme wird, statt ihn abzuregeln. Wohl dem, der dann einen großen Wärmespeicher hat. Genossenschafts-Speicher Auch im nordhessischen Dorf Bracht plant die dortige Energiegenos sen - schaft Solarwärme Bracht eG, ihren Erdbeckenspeicher, für den ab September gebaggert werden soll, von Anfang an mit einer Großwärmepumpe zu kombinieren. Freilich wird der Ökostrom für die Wärmepumpe lediglich 8 Prozent der gesamten Energiequellen für das neue Wärmenetz ausmachen. Den Löwenan teil von 67 Prozent der Wärme sollen thermische Solarkollektoren mit einer Bruttokollektorfläche von 12.000 Quadratmetern liefern. Das restliche Viertel steuern Biomassekessel bei. Mit ihrem Konzept beschreitet die Bürgerenergiegenossenschaft, die sich aus den rund 180 künftigen Energieabnehmer: innen zusammensetzt, in mehr - fa cher Hinsicht Neuland. Nicht nur weil ein solch hoher solarer Deckungsgrad bislang in solaren Wärmenetzen noch nie angestrebt wurde. Er wäre ohne den Saisonalspeicher nicht möglich. Eine technische Neuerung ist auch die Geometrie des Erdbeckenspeichers. Er soll bei einem Volumen von etwa 26.000 Kubikmetern und einer Tiefe von 15 Metern deutlich schmaler und somit effizienter konstruiert sein als andern orts. Denn im Gegensatz zu den sandigen Untergründen in Meldorf und bei den dänischen Vorbildern erlaubt der feste - re Boden in Bracht einen steileren Böschungswinkel von etwa 30 Grad. Dadurch kann die teure Deckelkon struk - tion deutlich kleiner ausfallen. Die Wärmepumpe verbessert die Temperaturspreizung, indem sie dem unteren Bereich des Speichers Energie entzieht und ihn weiter abkühlt. Das wie derum wirkt sich positiv auf die Solar ern te der Kollektoren aus. Denn je küh ler der Rücklauf zu den Kollektoren ist, desto höher ihr Wirkungsgrad. Was die innovative Technik des Speichers betrifft, so ist Helgo Schüt ze, Vorstandsmitglied der Energiegenossenschaft, sehr optimistisch. Klar, gebe es Risiken, „aber es gibt auch ausrei - chend Erfahrung. Wir sehen uns jeden - falls nicht mehr im Experimentalbereich.“ Etwas Sorgen bereitet Schütze allerdings der Zeitplan. Durch Auflagen des Fördergebers, der eine europaweite Aus schreibung fordere, verschiebe sich der Baubeginn jetzt nochmal um sechs Wochen, berichtet er. Dennoch hofft der Genossenschaftler, bis zum Wintereinbruch die Erdarbeiten abschließen und 14 Wärmenetze den Speicher ausklei den zu können. Danach wartet auf die Genoss:innen noch eine weitere Geduldsprobe. Denn entgegen früherer Annahmen erlaube das kommunale Trinkwassernetz, aus dem der Speicher befüllt werden müsse, lediglich eine tägliche Entnahme von 180 Kubikme tern. Wenn sich da keine andere Lösung finde, werde es also mehr als ein halbes Jahr dauern, bis der Speicher mit 26 Millionen Liter gefüllt sei, sodass der Deckel montiert werden könne, sagt Schütze. Dieses praktische Thema beschäf - tigt auch Markus Friesenbichler, Chef der Stadtwerke Hechingen im Zollern - albkreis. Den möglichen Engpass sieht er allerdings weniger in der Zapfmenge als in der Verfügbarkeit von Osmoseanlagen mit ausreichender Kapazität. Denn das Wasser, mit dem solche Speicher befüllt werden und das darin jahrzehntelang verbleiben soll, muss von einem sauren in einen leicht basischen Zustand versetzt werden, um die Metallteile im Speicher nicht anzugreifen. 70 Prozent Solaranteil Auch in Hechingen, wo es für die Stadtwerke darum geht, ein Neubaugebiet mit etwa 560 Wohneinheiten bei 68 Grad Vorlauftemperatur zu versorgen, strebt man für das neue Wärmenetz einen Solaranteil von 70 Prozent an. Ne - ben dem bereits in Bau befindlichen Erdbeckenspeicher, der hier in einer Bodendeponie platziert wird, soll oberflächennahe Geothermie zum Einsatz kommen. Es handelt sich dabei um ein Erdsondenfeld, dessen 28 Bohrungen mit tels einer Wärmepumpe thermisch genutzt werden. Im Sommer läuft der Wärmestrom dann in anderer Richtung: In die Sonden wird Solarenergie aus dem Kollektorfeld gepumpt, um das Temperaturniveau im umliegenden Erd reich zu regenerieren. Auch was die Aufstellung der Kollektoren betrifft, haben sich die Hechin - ger zusammen mit ihren Beratern vom Steinbeis-Forschungsinstitut Solites etwas Besonderes ausge dacht: Die mehr als 7.000 Quadrat meter Kollektorfläche sollen an der Böschung des hier kom - plett oberirdisch in die Erddeponie integrierten Spei chers Platz finden. Sieben Jahre hat es gebraucht, bis das Hechinger Solarspeicher-Projekt nach ersten Ideen in einer Bürgerbeteiligung seine aktuelle Gestalt erreicht hat. Heute ist sich Friesenbichler sicher: „Es war die richtige Entscheidung. Es gehört aber auch ein Gemeinderat dazu, der voll dahintersteht und bereit ist, sowas zu bauen. Denn uns ist klar: Wir bauen hier nicht Stand der Technik, sondern Stand der Wissenschaft.“ Guido Bröer Energiekommune 7/2023 Dirk Mangold, Leiter des Steinbeis- Forschungsinstituts Solites, forscht seit den 1990er-Jahren an saisonalen Wärmespeichern. Er leitet den Ar - beitskreis Saisonalwärmespeicher. Energiekommune: Seit Jahrzehnten gibt es in Deutschland saisonale Wär - mespeicher. Wann wird man sie endlich von der Stange kaufen können? Mangold: Solche Großwärmespeicher müssen immer maßgeschneidert werden: Das Speicherkonzept richtet sich beispielsweise nach dem Erzeugungs - mix eines Wärmenetzes, nach der Flä - chenverfügbarkeit, der Art des geologischen Untergrunds, dem Bedarf der angeschlossenen Verbraucher und der Systemeinbindung des Spei chers. Die einzelnen Bauweisen der verschiedenen Speichertypen werden sicherlich zunehmend standardisiert werden. Energiekommune: Ist denn die Tech - nik überhaupt schon ausgereift? Mangold: Insofern ja, als es langjährige Erfahrungen gibt, aus denen die richtigen Schlüsse gezogen wurden. Eine Kommune und ein Wärmenetz - be treiber, die sich gut beraten lassen, können heute davon ausgehen, einen Speicher zu erhalten, der über Jahr - zehnte zuverlässig seine Aufgabe er - füllt. Die seit 1995 in Deutschland realisierten Pilotspeicher funktionieren immer noch! Aber richtig ist auch: Alle Speichertypen sind noch in der Ent - wicklung und es gibt noch keinen klar beschreibbaren „Stand der Technik“. Energiekommune: Was ist der we - sent liche Unterschied heutiger Saiso - nalspeicher gegenüber jenen, die Sie seit 1995 wissenschaftlich begleitet haben? Mangold: Die Anlagen sind viel näher an die Wirtschaftlichkeit gerückt. Zum Teil liegt das daran, dass sie größer geworden sind. Aber auch technisch komplexer, um komplexere Aufgaben übernehmen zu können. Dabei dienen die Großwärmespeicher nicht nur zur saisonalen Wärmespeicherung, sondern als sogenannter Multifunk - tions-Wärmespeicher. Diese speichern Energieüberschüsse aus dem Sommer in den Winter, dienen zu - gleich als Pufferspeicher zur Glättung von Lastspitzen, überbrücken zeitliche Differenzen zwischen dem Ange - bot an regenerativer Wärme und dem Wärmebedarf, ermöglichen Sektor - kopplung und Ähnliches.. Damit er - höht sich der Nutzen des Wärmespei - chers und dadurch verbessert sich sei - ne Wirtschaftlichkeit. Energiekommune: Das klingt noch ein bisschen weit weg ... Mangold: Ist es aber nicht. Wir haben aktuell eine stark steigende Nachfrage im Markt. Zur Dekarbonisierung von Wärmenetzen werden wir schon in den nächsten Jahren viel mehr solcher Großwärmespeicher benötigen. INTERVIEW MIT SPEICHEREXPERTE DIRK MANGOLD Foto: Solites Solarthermie für Bad Rappenau spart Brennstoff zur weiteren Veredelung Der private Betreiber des Fernwärmenetzes in Bad Rappenau hat eine 29.000 Quadratmeter große Solarthermieanlage bestellt. Sie soll Brennstoff sparen und ist Teil eines innovativen Gesamtkonzepts, in dem am Ende neben Fernwärme auch klimaneutrales Gas für das Erdgasnetz erzeugt wird. Seit 2007 betreibt die Firma Bauer Holzenergie in Bad Rappenau ein Fernwärmenetz. Dessen Energie stammt bislang aus drei Biogasanlagen und einem Holzheizwerk. Im kommenden Jahr sollen eine Photovoltaikanlage und eine große Solarthermieanlage hinzukommen. Letztere hat Firmenchef Manfred Bauer in der vergangenen Woche beim finnischen Hersteller Savosolar bestellt. Die Flachkollektoren sollen ab 2024 einen entscheidenden Beitrag zur Wärmewende in Bad Rappenau leisten. Und beide Solaranlagen – Solarthermie und Photovoltaik – sollen Bauers Firma ganz neue Zukunftsperspektiven eröffnen. „Wir müssen in die Brennstoffneutralität kommen“, lautet das Credo von Manfred Bauer, der ursprünglich nur ein Kompostwerk am Firmenstandort betrieb und sich im Laufe der Jahre zu einem umfassenden Energiedienstleister mit diversen Standbeinen gemausert hat. Holz und vor allem Biogas seien zu wertvoll, um damit Fernwärme zu erzeugen, wenn das auch die Sonne leisten könne, ist Bauer überzeugt. Lieferten die Blockheizkraftwerke (BHKW) der Biogasanlagen bislang Abwärme für das Wärmenetz, so wird dies in Zukunft kaum noch möglich sein, denn Bauer will das Biogas, das nur zu etwas mehr als der Hälfte aus Methan (CH4) und im Übrigen aus Kohlendioxid (CO2) besteht, komplett zu Biomethan in Erdgasqualität aufbereiten. Das CO2 muss er zu diesem Zweck abscheiden. Allerdings will er das Klimagas nicht einfach in die Umgebung entlassen, sondern in Verbindung mit Wasserstoff (H2) zu weiteren Methanmengen veredeln. An dieser Stelle kommt die Photovoltaikanlage ins Spiel, die unmittelbar am Betriebsgelände entstehen soll. Ihr Strom soll nämlich vorrangig in einen Elektrolyseur fließen, der den Wasserstoff für die Methanisierung erzeugt. Und auch die Solarthermieanlage hat eine Doppelfunktion. Sie ist groß genug, dass mit Energiemengen, die im Sommer nicht für die Fernwärme benötigt werden, eine Tierfutter- Trocknungsanlage gespeist werden kann. Das Futter, unter anderem für Pferde und Kaninchen, hat Bauer bislang mit Wärme aus den Biogas-BHKW getrocknet. gb Freiflächen-Solarthermie in Greifswald hautnah erleben Das Deutsche Institut für Urbanistik (Difu) bietet am 12. September eine Exkursion zur derzeit größten Solarthermieanlage Deutschlands in Greifswald an. Wie sieht eigentlich der Betrieb einer Freiflächen-Solarthermieanlage in der Praxis aus? Die Antwort finden Kommunalvertreter: innen und Interessier te bei einem Besuch der 2022 in Betrieb gegan ge nen Freiflächen-Solarthermieanlage in der Hansestadt Greifswald. Mit Informationen aus erster Hand vermittelt die Exkursionsveranstaltung des Difu, wie die Kommune die Sonnenenergie für ihr Wärmenetz effektiv nutzt. Am Veran stal tungs tag erhalten Teinnehmer:innen am Vormittag Einblicke zum derzeitigen Stand der Freiflächen-Solarthermie in Deutschland und einen ersten Überblick zur Solarthermieanlage in Greifswald. Am Nachmittag steht eine Besichtigung der Freiflächen-Anlage sowie der nahe gelegenen KWK-Anlage mit dem Bereichslei ter der Stadtwerke Greifswald auf dem Programm. Die Teilnahme an der Exkursion ist kostenfrei. Reisekosten können nicht übernommen werden. gb Info und Anmeldung: https://difu.de/veranstaltungen Difu, Paul Ratz, ratz@difu.de, Tel. 0221 340308-11 Wärmenetze GREENER FUTURE TURNING INTO A www sales@ +43 4212 28 136-0 w.greenonetec.com @greenonetec.com Solche Kollektoren von Savosolar sollen Bad Rappenau beheizen. Foto: Savosolar Jetzt testen! Ich bestelle ein kostenloses Probe-Abonnement des Infodienstes Energiekommune für 3 Monate (3 Energiekommune-Hefte/PDF-E-Paper) Das Abo verlängert sich zum Preis von 49,- Euro (print) bzw. 29,- Euro (PDF) inkl. MwSt., wenn es nicht eine Woche vor Ablauf des dritten Probemonats gekündigt wird. Ich möchte Energiekommune beziehen als Printheft PDF-E-Paper Firma, Institution Name, Vorname Straße PLZ, Ort E-Mail Datum, Unterschrift Antwort: per Fax an (05731) 83469 per Mail an: vertrieb@solarthemen.de Solarthemen Media GmbH • Bültestraße 70 b • 32584 Löhne Der Infodienst für den lokalen Klimaschutz Monatlich gedruckt oder als E-Paper 4/21 Wie Bürgerwi ndkraftanlagen trotz vieler Hemmnisse effizient repowered werden können. NEUER WINDPARK IM ALTEN REVIER Solarstrom gemeinsam zu speichern macht Sinn. SPEICHER IM QUARTIER Wie kommunale E-Ladesäulen nutzerfreundlich werden. ALLES AUF EINE KARTE www.energiekommune .info Foto: Guido Bröer Der Infodienst für den lokalen Klimaschutz Foto: Maximilian Kamps / Agentur Blumberg / www.neue-weststadt.de

Asma Sohail2023-07-11T11:15:06+02:00Dienstag, 11. Juli, 2023|

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