21. Mai 2013 5 Kommentare Solare Fernwärme

Erster Spatenstich für eine der größten dänischen Solaranlagen ist getan

Während meiner Recherche zu den größten Solaranlagen der Welt, in diesem Moment war ich zufällig gerade dabei, mir die dänischen Giganten anzuschauen, erreicht uns ein sehr interessanter Kommentar zu einem vergangenen Beitrag. In dem Kommentar heißt es, die größte Anlage Dänemarks soll sich im Werden befinden. So etwas schaut man sich als ecoquente Autorin natürlich gleich mal an und ist mächtig begeistert. Und so kommt es auch, dass ich nun einen Beitrag dazu schreibe, denn wir wollen euch diese großartigen Neuigkeiten nicht vorenthalten.

Inhaltsverzeichnis

Die Dänen haben die Größten

Dass die Dänen das Vorreiter-Land in Sachen Erneuerbare Energien sind und uns so einiges vormachen, brauche ich glaube ich fast gar nicht mehr erwähnen. Solarthermie hat bei der Bereitstellung von Wärme, auch Fernwärme, einen großen Stellenwert. Warum das in Dänemark bereits gut funktioniert und wir noch ein bisschen dafür brauchen werden, zumindest, bis wir so weit wie die Dänen sind, kann man anhand dieses Interviews von Energynet.de besser verstehen. Eigentlich wollte ich an dieser Stelle aber erklären, dass die Dänen die größten Solaranlagen überhaupt haben. Und nun soll eine noch viel größere, gigantischere Anlage, ebenfalls für die Wärmeversorgung, dazukommen. Interessante Hintergrundinformationen zu den neuen, intelligenten Fernwärmenetzen und ebenfalls einen Hinweis auf den Bau von Dronninglund, habe ich hier gefunden. Aber nun endlich zum Thema:

Das Heizkraftwerk Dronninglund

Der 1. Spatenstich ist längst getan, denn bereits im März begannen die Bauarbeiten für eine neue, riesige Anlage in Dronninglund. – Dronninglund liegt im südlichen Dänemark. – Bis Ende dieses Jahres soll der Bau und alles drum herum abgeschlossen sein. Und wenn die Bagger verschwunden sind, die Anlage soweit fertig ist, kommt noch der finale Schritt, die Anbringung der 2.800 Flachkollektoren, die übrigens von der dänischen Firma ARCON Solar stammen.

Das Gesamt-Kollektorfeld wird sich dann auf unglaubliche 35.000 Quadratmeter!!! erstrecken. Es soll einen Saisonspeicher in der Erde geben, einen sogenannten Erdbeckenspeicher (Beispiel-Bild für Erdbeckenspeicher), mit einem Fassungsvermögen von 60.000 m³. Enorm! Die solare Ausbeute soll, laut Prognose, auf stattliche 40 Prozent kommen. Was wohl auch mit einer effizienten Nutzung der gewonnen Wärme zu tun hat. Es ist eine Absorptionskältemaschine, mit 2 MW Kälteleistung, geplant, die als Wärmepumpe genutzt und mit Bio-Öl angetrieben wird, statt mit Elektrizität.

Das planende und ausführende dänische Ingenieurbüro PlanEnergi gibt als Investitionsvolumen 14,5 Millionen Euro an. Ein Zuschuss von 2,1 Millionen Euro der dänischen nationalen Energie-Entwicklungs-Technologie und des Demonstrations-Programms, EUDP, fliest unterstützend mit ein.

Wow, im wahrsten Sinne des Wortes, großartig! Und ich bin schon sehr gespannt, wie die Anlage Ende des Jahres aussieht.

Für weitere Infos:

Dronninglund
www.arcon.dk
www.planenergi.dk
www.fjernvarmen.dk

Quellen: http://solarthermalworld.org/content/denmark-construction-start-dronninglunds-solar-district-heating-plant, http://www.aee.at/aee/index.php?option=com_content&view=article&id=708&Itemid=113

Bild: Hi_Scores / photocase.com

5 Kommentare

Friederich sagt:

25. Juni 2013 um 19:56 Uhr

Solare Fernwärme klingt gut! Einspeisevergütung klingt auch gut, Technisch geht das auch gut und ist besonders teuer, also gut für Arbeitsplätze Gewinne Steuereinnahmen, und politisch ist es auch gut, denn der Bürgermeister kann sich nehnen die Anlage stellen breit grinsend sine Grüne Gesinnung und sien Engagement mit anderer Leute Geld zeigen! Fachzeitschriften können publizieren und Hochschulen forschen! All das soll man tun, soll zwei drei Anlagen bauen betreiben vermessen, simmulieren und studieren, die ingenieure brillieren, und Banken sind begeistert sie können finanzieren, die Vorstände jubilieren !! So heil könnte die Welt ohne Realitäten sein!

Und nun zur Problematik! im Gegensatz zu Stromnetzen die bereits erhebliche Verluste aufweisen sind die Verluste von Fernwärmenetzen immens, haben aber eine andere Charakteristik! Dabei gilt es zwei Arten der Verluste zu unterscheiden. Zum einen braucht man Pumpen. Diese wachsen hinischtlich der Leistungsanforderungen schneller als die Leistung des Netzers, weil das Wasser immer weiter transportiert werden muß. Damit steigt die erforderliche Druckdifferenz, Druckdifferenz * Volumenstrom = Leistung. Zum anderen steigen die Wärmeverluste an. In Netzen steigen diese spezifischen Verluste nicht mit dem Radius des Netzes sondern sie steigen weniger stark denn man vereinigt Leitungen zu dickeren Leitungen die zwar absolut mehr Verluste haben aber wesentlich mehr Wasser transportieren. nun kann man auch die Pumnpverluste herabsetzen durch dickere Rohre, das koset Geld aber auch zusätzliche Wärmeverluste und man kann die Pumpleistung herabsetzen wenn man die Temperaturspreizung erhöht und so die Wärmemenge mit weniger Wsservolumen transportiert. Ohnehin ist Wasservolumen ein Thema und Strömungsgeschwindigkeit auch. Wenn man zum Beispiel eine Leitung anlegt die 10 km lang ist und in der das wasser mit 1 m /h fließt braucht das Wasser fast 3 Stunden bis es vor Ort ist. Das bedeutet der Leitungsaufwand der in einem Zusammenhang mit der Rohrlänge und dem Rohrquweschnitt steht ist recht beachtlich!
Wir lesen natürlich gute Wirkugsgrade und gemeint ist der Vollastpunkt im System und da liegen dei verluste tatsächlich bei nur ein paar Prozentpukten. Im Sommer ist das anders, wenn die ganze Stadt unterirdisch beheizt werden muß nur um hier un da etwas warmes Wasser zu produzieren sind die Wirkungsgrade der Fernwärmenetze absolut verherend, das kann in den einstelligen Prozentbereich hinein rutschen ! !

Hier wird der Sinn des Fernwärmenetzes als Wärmesenke für einen Kreisprozess erkennbar, man verscht also Wärme an die Umwelt los zu werden. Ein weiteres ist bedenkenswert. Wenn wir tatrsächlich in Zukunft den Wärmebedarf der Häuser senken, dann werden sinnvolle Werte für den Einsatz von Fernwärme unterschritten. Mit einem Wert der Dimension MW /m Rohrleitungslänge kann man Grenzen des sinnvollen Einsatzes bestimmen.

Analysieren wir nun die Verluste genauer, dann findenn wir, daß sie entstehen, weil das Wasser so weit gepumpt werden muß, und wiel das wasser so warm sein muss! Die verluste gehen dann ins erdreich! warum drehen wir die Chaose nicht einfach um? Warum verlegen wie nicht viele kurze Rohre paralel und lassen das wasser durch deise rohre mit verminderter Geschwindiglkeit fließen, nehmen die Wärmedämmung weg und schließen die Rohre nach 100 Metern schon wieder kurz? Warum transportieren wie die Exergie des wamen Wassers nicht seperat und ohne wesentliche Veluste im vorhandenen Stromnetz ? warum verlieren wir wertvolle Wärmeenergie in das Erdreich statt sie zu gewinnen? warum investieren wir in Wärmedämung, wenn wir doch besser darauf verzichten? Warum denken wir in Tempreatur statt in Wärmenmengen also heiße Sonne heißer Ofen? Denken wir doch lieber in warmer Wohnung und warmen Wasser! warum sind wir nicht felxibel? warum gehen wir nicht den besseren, den biligeren Weg?

Sehen wir uns deisen besseren Weg an ! Die mixtur besteht aus einer PV Anlage, die netzgekoppelt ist! Das bedeutet, daß wir den Strom der aus dem Kraftwerk kommt im Sommer ersetzen können dann barucht unser Kraftwerk keinen strom mehr zu erzeugen und es fällt auch keine Abwärme mehr an! Und das warme Wasser? nun dafür gibt es dann eine Brauchwasserwärmepumpe. Ja wir alle wünschen uns das Gerät effizienter als es ist, aber rechnen wir nach!
Eine gute PV Anlage liefert rund 1000 KWH / am² und ein Haus braucht mt 150 qm Wohnfläche nach EneV pro jahr 1875 kWH/a an Wärme. Buderus gibt für das Gerät eine Leistungsziffer von 4,2 an ergibt 450 KWh/a. Dafür braucht man 2,6 qm PV Panel , deutlich weinger als die etwqa 3,6 qm für eine Solaranlage mit gleichen Einsparungen, die braucht aber höheren Warmwassergebndarf typisch werden 450 bis 50 % Einspartungen erreicht, für den Rest muss dan doch das Kraftwerk aufkommen.

Nun kann man auch noch heizen mit der Wärmepumpe……. was aber will das Kraftwerk im Sommmer mit zusätzlicher solarer Wärme auf niedrigem Temperaturniveau anfangen? Solaren Strom kan man zumindest nutzen um das Kraftwerk auszuschalten! Wenn, und da ist der Pferdefuß! das Krafwerk nicht die immensen Verluste des Ferheiznetzes bendienen müssen nur damit einige Leute warm duschen können! Wie ist das eigentlich, fragt man sich nun, im Winter bei Wind. Da muß unser Kraftwerk das Fernwärme produziert voll laufen sonst bleibt die Bude kalt. Aber eigentlich speist es dann Strom in Netz den oft genug niemand brauchen kann, weil Windstrom zu genüge vorhanden ist. Wenn man jetzt mit einer Wärmepumpe die Wärmelast bedienen könnte und somit das Kraftwerk nicht benögitg würde und gleichzeutig Windstrom ausgebaut werden könnte, wäre das schon eine feine Sache….. Aber das wäre ja wirtschaftlich und ökologisch sinnvoll, und wer so etwas will arbeitet gegen Subventionstatbestände und die gesamte Subventionslobby die dahinter steht !

Bitte beachten Sie wer Fernwärme anbietet und wie gut diese Leute in der örtlichen Politik vernetzt sind und welches Maß an naturwissenschaftlich – techischer und matehmatischer Kompetenz die Leute haben, die entscheiden, und wie viele Sitze sie in Vorständen und Aufsichtsräten besetzen und wie viel Geld sie machen indem sie öffentliches Interesse und das Interesse des städtischen Unternmehmens gleichsetzen. Es handeltz sich hier um einen gut funktionierenden eigenen Kosmos der darauf gerichtet ist dem Bürger Maximalbeträge aus der Tasche zu ziehen, eigentliche Umweltinteressen sind nicht Geschäftsgegenstand, sondern Gegenstand des Marktauftrittes! und wenn man genügend Menschen finanziert und Gutachten bestellt u.s.w. dann wird man die Zustimmung zum eigenen Kurs erhalten und man wird sich selbst sicher, daß der eigene Kurs der richtige ist, denn man verkennt, daß die selbst bezahlten Experten deren Forschungsergebnisse nicht offen, sondern schmeichlerisch sein müssen, sehr partiell arbeiten und nicht eigentlich die besten Lösungen suchen.

Sie spiegeln die eigenen Meinungen der Auftraggeber zurück, kaum einmal mehr! Dabei sind die Dinge im Grunde einfach ! Vier Grundrechenarten, gesunder Menschenverstand, dazu Google und Wikipedia um Daten nachzusehen, ein weing allgemeine Thermodynamik, ein wenig Physik , vielleicht auch mal der Blick auf das Wetter! und natürlich der Blick in die Bilanzen der Konzerne! Mein Rat weniger subvention in eine Technik die ineffizient und teuer ist. Solarthermie hat sich heute aufgrung der billigeren PV deutlich überholt! Die Stiftung Warentest zeigt auf, daß auch die Kombianlagen, die ja Überschüsse liefern, welche in ein Fernwärmenetz in den den Sommermonaten eingespeist werden könnten, wirtschaftlich keinen Sinn machen. Von 4.200 KWH Wärme für WW und 10.700 KWH Wärme für die Beheizung spart die beste Anlage im Test gerade mal 29 % (4.320 KWH) ein, für einen Kostenaufand von weit über 10.000 Euro. Das Problem sieht man dann bei der Kollektorfläche von 14,22 qm so daß pro Qm lediglich 303 kWh / a m² nutzbare Wärme zur Verfügung stehen. würde man auf 40 % der Warm-Wasser Bedarfs = 1.680 kWh/ a auslegen würde man mit einem Mindestwert der Zertifiziert ist rechnen der liegt bei 525 kwh/ a m² so daß nur 3,2 m² Kollektoren erforerlich wären…….

Wir sehen, dass der Kollektor im Sommer ungünstig betrieben werden muß und man froh sein wird die eingefangene Wärme, die niemand brauchen kann, wieder los zu werden. Dies Fehlalokation zu subventionieren ist sicherlich neben der Sache! Und dennoch fragt man sich warum der Französische staat über solchen unsinn nachdenkt!

Nun man muß ja was tun als güne Regierung, und da ist es klug fremdes Geld zum Fesnter hinaus zu werfen mit dem Hinweiis was man alles getan hat! Aber es wäre fatal sich mit der atomlobby anzulegen! mit anderen Worten die Förderung von PV in einer Weise wie das in Deutschland aus Sicht der großen Vier unglücklicherweise geschehen ist, darf beim staatlichen Monopolisten natütlich nie auftreten am Ende kann man den teuren Atomstrom nicht mehr verkaufen, weil man sich billigen Solarstrom herangezüchtet hat. Atomstrom ist aufgrund der hohen Investitionskosten! Pro KW ist 10 mal teurer als die PV module und hohen Fixkosten ein schwiergres Produkt, denn es macht auf der Kostenseite keinen wirklich großen Unerschied ob man nun 100 % Last fährt oder weniger, was häufig auftreten wird wenn mehr PV im Markt ist! Ein Schelm der böses dabei denkt!

Immerhin rechent man nun mit Kosten von 8.5 Mrd Euro für 1,6 GW des neuen Kraftwerkes in Framanville oder 5,3 Euro pro Watt, Fertigstellung vieleicht 2016 Kosten könnten weiternach oben laufen. Während Solarpanels , made in China , kristallines Material , heute im Großhandel in Deutschland gemäß PV exchange für 54 Cent zu haben sind und wer 1,6 GW bestellen würde bekäme sicherlich einen Sonderpreis! Preistendenz weiter fallend! Da hat man nur Zwei Möglichkeiten! entweder der Staatskonzern springt auf den Zug der Erneuerbaren, das ist bei Verkrusteten staatlichen Strukturen einem überalteten infelxibel denkeneden Management bei Leuten die ein Berufsleben lang das was sie tunn als das einzig Mögliche und Richtig angesehen haben, in einem Monopolunternhemen kaum möglich! Der Wettbewerb würde den Leuten den Markt wegnehmen und bei Inflexibilität sie inden Untergang Zwingen! Aber ein staatliches Monopolunternehmen ist zu groß, als daß die Regierung es in die insolvenz gehen ließe ! So aber scheut man den Wettbewerb und verschanzt sich hinter falschen Rechungen! Ich bitte meine Aussage korrekt zu verstehen! die alten unsicheren Meiler wie z.b. Fessenheim sind, weil abgeschrieben, wirtschaftlich, sie waren es vieleicht auch von Beginn an, denn man hatte andere Anforderungen. Neue Atommeiler sind entweder Sicherheitstechnisch auf altem Niveau, doch wer will das nach Tchernobyl und Fukuschima haben? Oder wir verlangen heutige Standards mit dem Ergebnis, daß die Reaktoren so teuer sind, daß sie gegen Wind und Sonne nach heutigen Ppreisen nicht wettbewerbsfähig sind. Dies wird auf lange Sicht in Frankreich ebenso gelten wie in Deutschland aber auch in anderen Staaten. Atomkraft ist bei minderer Sicherheit nicht akzeptabel und bei gesteigerter Sicherheit zu teuer-. Importkohle und Gas belasten die CO2 Bilanz und sollten ebensowenig zugebaut weden, so daß Wind Sonne und Speicherhrkaft zum Ausfüllen der vielen kleinen Lücken (Tag / Nacht) in summe die alternative darstellen und das ist viel besser zu machen als die konventionellen Monopolisten glauben machen wollen. Sie wollen es selbst nicht machen aufgrund der Verkrustungen, aber sie fürchten natürlich Wettbewerb!

Ein Element zur flexibilisierung des Bedarfs und damit zur Eleichterung des Ausbaues ist die Wärmepumpe die man durchaus auch einige Zeit ausgelschaltet lassen kann und die Ladung von Elektroautos die durchaus innerhalb der 24 stunden mehr oder weniger intensiv betrieben werden kann. inflexibel am Wärmebedarf orientierte Fernwärme ist da ein Schritt zurück in konventionelles überkommenes Denken, geiches gilt für den Aufkauf von Wärmemengen zu Zeiten zu denen sie nicht benötigt werden !

Grüße Walter Friederich

Antworten
1. Blumental sagt:
  
  25. Juni 2013 um 22:30 Uhr
  
  Ihre Ausführungen über die Verluste von Fernwärmenetzen sind ja nicht verkehrt und auch von technischen Sachverstand geprägt, nur funktioniert die Kombination Photovoltaik + Wärmepumpe in der Form nicht wie es ihnen vorschwebt. Warum?
  
  Erinnern wir uns an die Berechnung einer Leistungsszahl der Wärmepumpe über den idealen Carnotprozess:
  
  Theoertische Leistungszahl=Traus/(Traus-Trein)
  
  Wem diese Art der Darstellung nicht vertraut ist: Die abgegebene Temperatur ( z.B. ans Heizwasser) geteilt durch die Differenz von abgegebener Temperatur und Quellentemperatur Trein (Grundwasser, Luft, Erde).
  
  Beispiel: 5°C (278,15 K) hat das Erdreich, 40°C (313,15K) wird ans Heizwasser abgegeben:
  
  Theoretische Leistungszahl=313,15K/(313,15-278,15)K=8,9
  
  Deese theoretisch mögliche Leistungszahl (Carnot-Prozess) muss jetzt noch mit dem exergetischen Wirkungsgrad (auch Gütegrad genannt) multipliziert werden, der liegt meist so im Bereich um 0,5
  
  Tatsächliche Leistungszahl=8,9 mal 0,5=4,5
  
  Was bei der Gleichung nicht auf den ersten Blick ersichtlich ist, aber man durch das einsetzen von Zahlen schnell selber merkt: Sinkt die Quellentemperatur, oder steigt die abgegebene Temperatur, geht die Leistungszahl in den Keller.
  
  Selbes Beispiel mit 60°C abgegebener Temperatur:
  
  Theoretische Leistungszahl=333,15K/(333,15-278,15)K=6
  Tatsächliche Leistungszahl=6 mal 0,5=3
  
  Wenn ich einen Ausgleich zwischen Angebot und Nachfrage schaffen will, gerade im Herbst und Winter wenn die Sonne nur wenige Stunden am Tag scheint, geht das nur über Wärmespeicher. Um Wärmespeicher zu beladen, sie zu füllen muss ich aber mit der Temperatur hochgehen und das verträgt – wie eben dargestellt- die Wärmepumpe ganz und gar nicht. Die Arbeitszahl geht in den Keller- damit ist der Hauptvorteil weg- und zudem ist die Temperatur nach oben hin auch begrenzt, mehr als 60°C ist im Normalfall auch nicht drin.
  
  Tagsüber könnten sie natürlich mit der Wärmepumpe und Photovoltaik heizen, wenn aber alle Wärmepumpen am Start haben und es abends schön warm haben wollen, haben sie ein Problem, denn dann brauchen sie zuverlässig massenweise Strom.
  
  Solare Nah- und Fernwärmenetze, ggf, noch kombiniert mit BHKWs (im besten Fall mit Biogas oder Holz betrieben) sind schon eine interessante Lösung- die Dänen machen es vor. Ganz hart gesagt: Ihre Lösung funktioniert nur auf dem Papier. Wärmepumpe+Wärmespeicher funktioniert nicht, Solarthermie+Wärmespeicher hingegen sehr gut.
  Das ist natürlich kein Pladoyer gegen die Wärmepumpe allgemein, nur sie können sie nicht mit schwankenden Strom aus erneuerbaren Energien betreiben. Gerade im tiefsten Winter wenn es nur wenig Sonne und Wind gibt, brauchen sie dann feste Erzeugungskapazitäten. Wenn wir unseren Wärmebedarf- der deutlich höher ist als der Strombedarf- nun hauptsächlich über Wärmepumpen decken, brauchen wir noch sehr lange Kohlekraftwerke und Co.
Cornelia Daniel sagt:

27. Juni 2013 um 09:20 Uhr

Vielen Dank für die ausführlichen Beiträge. Was in der Diskussion gerne vergessen wird: Wir brauchen unfassbar und unvorstellbar viel Energie, wenn wir die fossilen Energien ersetzen möchten. Es geht hier nicht um ein entweder oder, sondern um den Einsatz der unterschiedlichsten Technologien für die jeweilig richtige Anforderung. Es ist also weniger ein ODER sondern ein UND. PV+Wärmepumpe kann in gut gedämmten Häusern tatsächlich eine Lösung sein, wenn der Strommix schon ziemlich erneuerbar ist. Wir dürfen aber nicht vergessen, dass der Großteil der Energie eben nicht in Passivhäusern, sondern im Altbestand verbraucht wird und klug geplante Wärmenetze könne sehr billige Energie liefern. Derzeit bestes Beispiel: Die Anlage in Büsingen. Wäre Kostenwahrheit gegeben, bräuchten solche Anlagen überhaupt keine Förderung mehr. In Dänemark sind die Anlagen bereits heute konkurrenzfähig, weil eben externe Kosten bereits abgerechnet werden.

Also: Problemfelder gerne ansprechen, damit Lösungen gefunden werden können. Wir müssen aber noch sehr viel tun um wirklich den Energiehunger der Welt solar stillen zu können. Wir brauchen dazu jede kWh – thermisch wie elektrisch.

Die Verluste in den Leitungen kann ich selbst nur schwer beurteilen, wie so oft ist hier kluge Planung aber das A&O und natürlich keine überdimensionierten Netze.

Antworten
1. Blumental sagt:
  
  27. Juni 2013 um 10:43 Uhr
  
  Das Problem ist doch, dass man das Netz als Speicher braucht. Man kann schöne Bilanzen aufstellen, das man mit dem erzeugten Strom aus der Photovoltaik-Anlage in der Bilanz gesehen sein Haus geheizt hat, nur unterm Strich hat man dann nur wenig Zeit mit dem erzeugten Strom auch gleich geheizt.
  Die meiste Zeit hat mein eingespeist oder Strom bezogen. Das Netz übernimmt hier eine Management-Funktion und ab einer bestimmten Größenordnung wird das meines Erachtens schwierig.
  
  Bei der Solarthermie kann man hingegen die erzeugte Wärme vor Ort problemlos speichern und bin nicht auf das Netz angewiesen.
  
  Die Verteilverluste, sind im kleinen wie im Großen tatsächlich enorm. Faustwert wenn die Heizungsrohre im Keller verlaufen und nach EnEV gedämmt sind: 4 Liter Erdöl pro Meter pro Jahr. Bei einem EFH mit 100 Meter Rohren, wo die Hälfte im Keller verläuft, also ca 200 Liter (oder ca 200m³ Gas) die man für nichts verschwendet.
2. Cornelia Daniel sagt:
  
  28. Juni 2013 um 09:19 Uhr
  
  Danke für die tolle Faustformel. Mit Verlusten hat man so gesehen immer zu tun, egal welche Heizungsform verwendet wird. Wichtig ist dann eben, dass der Input eben nicht Erdöl, sondern eine erneuerbare Energie ist, die im Überfluss vorhanden ist. Sind die Verluste im Vergleich dann bei Fernwärmenetzen leichter beherrschbar und die Dämmungen effizienter?

Die Dänen haben die Größten

Das Heizkraftwerk Dronninglund

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