Transfer of experience for the development of solar thermal products
Specific Information Package Hungary
European Solar Thermal markets Developments and framework conditions Budapest, 16 April 2009 Uwe Trenkner - ESTIF Secretary General
Rue d'Arlon 63-67 • B-1040 Bruxelles • Belgium •
Email:
[email protected] • Web: www.estif.org
Introducing ESTIF European Solar Thermal Industry Federation Representing the solar heating and cooling sector at EU level 105 members, representing >95% of the market A founding member of EREC Based in the Renewable Energy House, Brussels
2
Rue d'Arlon 63-67 • B-1040 Bruxelles • Belgium •
Email:
[email protected] • Web: www.estif.org
Thanks!!! This conference is supported by the European Commission under their Intelligent EnergyEurope Programme
The sole responsibility for the content of this presentation lies with the authors. It does not necessarily reflect the opinion of the European Communities. The European Commission is not responsible for any use that may be made of the information contained therein.
3
Rue d'Arlon 63-67 • B-1040 Bruxelles • Belgium •
Email:
[email protected] • Web: www.estif.org
Building + solar thermal: the old add-on approach
Integrating solar thermal into buildings
Integrating solar thermal into buildings
Integrating solar thermal into buildings
Integrating solar thermal into buildings
EU Solar Thermal market 1990-2008* m2 of collector area
9
~2.8 GWth of new capacity in 2008
Rue d'Arlon 63-67 • B-1040 Bruxelles • Belgium •
Email:
[email protected] • Web: www.estif.org
Great disparities in Europe
10
Rue d'Arlon 63-67 • B-1040 Bruxelles • Belgium •
Email:
[email protected] • Web: www.estif.org
Ambitious national target + coherent measures
11
Rue d'Arlon 63-67 • B-1040 Bruxelles • Belgium •
Email:
[email protected] • Web: www.estif.org
EU Renewables Directive Agreed by European Parliament and Council in December 2008 Formal adoption in April 2009 Transposition into national law within 18 months
12
Rue d'Arlon 63-67 • B-1040 Bruxelles • Belgium •
Email:
[email protected] • Web: www.estif.org
Main concepts of the RES-Directive 20% EU RES-target by 2020 Mandatory national targets (CZ: 6.1% in 2005 -> 13%in 2020) National Renewable Energy Action Plans: – national targets for the shares of energy from renewable sources in transport, electricity and heating and cooling in 2020 – adequate measures to be taken to achieve these national overall targets
13
Rue d'Arlon 63-67 • B-1040 Bruxelles • Belgium •
Email:
[email protected] • Web: www.estif.org
Major boost for solar thermal Renewable heating/cooling at the same level as RES in electricty and transportation RES obligation in new and existing buildings by 2015 Exemplary role of public buildings Qualification of installers European standards and certification
14
Rue d'Arlon 63-67 • B-1040 Bruxelles • Belgium •
Email:
[email protected] • Web: www.estif.org
Next steps – NATIONAL IMPLEMENTATION National Renewable Energy Action Plans – – – – – –
15
high target for RES heating/cooling best possible RES obligation qualification/certification of installers information to professionals reduction of administrative barriers examplary role of public buildings
Rue d'Arlon 63-67 • B-1040 Bruxelles • Belgium •
Email:
[email protected] • Web: www.estif.org
The new policy and market frameworks will be a key topic at the 4th European Solar Thermal Energy Conference
Rue d'Arlon 63-67 • B-1040 Bruxelles • Belgium •
Email:
[email protected] • Web: www.estif.org
Please do not hesitate to contact me: European Solar Thermal Industry Federation (ESTIF) Renewable Energy House Rue d‘Arlon 63-67 B-1040 Brussels Tel: +32 2 546 19 37 Fax: +32 2 546 19 39 Email:
[email protected] Website: www.estif.org
17
Rue d'Arlon 63-67 • B-1040 Bruxelles • Belgium •
Email:
[email protected] • Web: www.estif.org
Budapest 16 April 2009
Solar thermal heating systems in European Union Christodoulaki Rosie MSc Environmental design & engineering BSc Physics Centre for Renewable Energy Sources – Solar Thermal dept.
1. Primary energy demand
Energy consumption in commercial and residential buildings: - 40% of Europe’s energy bill. - 435 Mtoe in 2002. Increased demand for air conditioning in buildings: - Higher living and working standards - Adverse outdoor conditions in urban environments - Installed a/c has increased 5-fold in the last 20 years in Europe - Total a/c floor space: 30 million m2 in 1980, over 150 million m2 in 2000. - Annual energy use of room a/c was 6 TJ in 1990, estimated 160 TJ in 2010. CO2 emissions are expected to increase 20-fold from 1990 to 2010, only in the EU Solar thermal systems can help alleviate the problem! Pool heating Domestic hot water Space heating Space cooling
The solution : Solar Energy
Radiation supply from sun carries a 5 billion year guarantee Annually, the sun provides 1.5*1018 kWh, that is more than 10,000 times the energy that human race needs.
Source: Planning & Installing Solar Thermal Systems: A guide for installers, architects & engineers, EarthScan publications
Average annual solar irradiance is an important value for designing a solar plant. It depends on the geographical location, i.e. Saharan desert has 2.2 times higher radiation that Europe.
Source: PVGIS
The average solar irradiance is higher at lower latitudes, since the rotation axis of the earth forms an angle of 23.450 with the perpendicular.
2. Solar Collectors Optimum Angle
Geographical location Winter use: geographical latitude of area + 150 Summer use: geographical latitude of area - 150 Annual use: collector angle = geographical latitude RESULTS OF INCIDENT RADIATION ON COLLECTORS (FROM TSOL) Place: Athens Azimuth: 0 G Inclined, Specific[kWh/m²] acording to collectors inclination (in degrees °) From: To: 0 10 20 25 30 35 40 1/ 1/ 1/ 2/ 66 80 91 96 100 104 107 1/ 2/ 1/ 3/ 75 84 91 93 96 97 99 1/ 3/ 1/ 4/ 104 112 116 118 119 119 119 1/ 4/ 1/ 5/ 146 151 152 152 151 149 147 1/ 5/ 1/ 6/ 182 183 181 178 175 170 165 1/ 6/ 1/ 7/ 200 200 195 191 185 180 173 1/ 7/ 1/ 8/ 213 214 210 205 199 194 187 1/ 8/ 1/ 9/ 200 206 206 204 202 199 194 1/ 9/ 1/10/ 156 168 176 179 180 181 180 1/10/ 1/11/ 106 120 130 134 138 140 142 1/11/ 1/12/ 66 77 86 90 94 96 99 1/12/ 1/ 1/ 53 63 72 76 79 82 85 Sum YEAR 1567 1658 1706 1716 1718 1711 1697 hotels season:1/4 to 1/11 1203 1242 1250 1243 1230 1213 1188 heating season: 1/11 to 1/4 364 416 456 473 488 498 509 "winter": 1/12 to 1/3
194
227
254
265
275
283
291
45 109 99 118 143 159 166 180 188 178 143 100 87 1670 1157 513
50 111 99 116 139 153 158 171 182 175 142 101 88 1635 1120 515
55 112 99 114 134 145 149 162 174 171 142 102 89 1593 1077 516
60 113 98 111 129 137 139 151 165 166 140 102 89 1540 1027 513
65 112 96 108 123 128 128 139 155 161 137 101 89 1477 971 506
70 111 94 104 116 119 118 128 144 154 134 99 88 1409 913 496
75 109 91 99 108 109 108 117 132 146 130 97 87 1334 850 484
80 107 88 94 101 100 96 105 121 138 125 95 85 1252 784 468
85 104 84 89 92 90 85 91 109 128 119 92 83 1165 714 450
90 100 80 83 84 79 75 80 96 118 113 88 80 1075 645 430
295
298
300
300
297
293
287
280
270
260
Unglazed collectors
Properties No glazing, no insulation Low operation temperature Low cost, average payback time 1-5 years High thermal losses, low performance Applications Pool heating only. Warm climates: to extend the swimming period from April-October.
Flat plate collectors
Properties Middle cost: more expensive than unglazed, but cheaper than vacuum Higher operation temperature Thermal insulation on back & edges Fragile, heavier: 20-32 kg/m2 Transparent cover: black paint or spectral-selective coating (black chrome, black nickel, blue titanium) Spectral-selective coating: conversion of short-wave solar radiation into heat (light absorption capacity) is optimized, while thermal emissions are kept low. Absorption rate: 90-95%, emission rate 5-15% Stagnation temperature: 160-2000C Applications DHW Space heating Solar air conditioning (selective coating)
Collectors Comparison
Collector type
Cost
Performance (kWh/m²a)
Application
Unglazed
Low
300
Pool heating
Flat plate (black paint)
Middle
650
Pool heating, Hot water
Flat plate (selective coating)
Middle
700
Hot water, space heating, solar a/c
3. Solar Thermal Systems
The solar collector converts the light that penetrates its glass into heat. The generated heat flows then to the hot water store. Thermosyphon No pumps, since gravity is used for liquid transport Forced circulation Circulating pumps required, in Northern - Central Europe
Direct (drainback) system Direct circulation of domestic water through the collector, heat transfer medium: water. When the collector pump is switched off, the collector drains completely. Indirect (filled) system Solar circuit is separate from domestic water circuit, heat transfer medium: water-glycol. The collector circuit is partially or completely filled.
Open system Open container at the highest point of solar circuit, which absorbs the volumetric expansion of the liquid caused by T changes Closed system Operate at high pressures (1.5-10 bar), which influences the Tevaporation of the liquid.
Thermosyphon direct
Thermosyphon Indirect hot
Hot water
water
cold
water
cold
water
Heat exchanger
Forced circulation, indirect collector hot water
control
Auxiliary heater
hot store cold water
Combi Systems
Pool heating, hot water and space heating Integration into existing fan coil units High energy saving potential Required collectors: 20% of space for 40-50% covering 100% covering with solar collectors & biomass
Systems Cost
2008 Cost (incl. installation)
Characteristics
Pool heating
100 € /m2 collector
Uncovered collectors, m2 collector m2 pool
Hot water
1,400 €
150 lt boiler, 2.5 m2 flat plate collector
Hot water
1,600 €
150 lt boiler, 2.5 m2 selective flat plate
Hot water, Heating
500-750 € /m2 collector
1000 lt boiler, 15 m2 selective flat plate
Professional: Pool heating, Hot water, heating & airconditioning
400-650 € /m2 collector
30.000 lt boiler, 500 m2 selective flat plate
System Pool heating
Use
Thermosyphon
Combi
Global Sales
4. Solar Thermal Market in Europe, 2007 Breakdown per country, 2007
Concentration in the European market is decreasing 5 countries account for ¾ of the total – just a few years ago the same share was held by Germany, Austria and Greece only Greece accounts for 9-10% of European sales.
Newly Installed Capacity per Capita in Europe, 2007
Big advance of Austria: 23,7 kWth per 1.000 capita, almost 3 times than Germany and more than 6 times than EU average ( 3,8 kWth per 1.000 capita) Greece has slowly and quietly increased its per capita market since 2002. Their 17,7 kWth per 1.000 capita is 4,5 times as big as the Eu average. France and Italy: Strong growth in recent years, but only 2,9 kWth installed per 1.000 capita each.
Solar Thermal Capacity in Operation, 2007 Cyprus is 1st: 562 kWth in operation per 1.000 capita Greece is 3rd EU average: 30,7 kWth /1,000 capita. Austria shows the rest what is possible: 244 kWth/1.000 capita, 8 times the EU average
The figures relate to all installations built in the past and deemed to be still in operation (ESTIF assumes a life-time of 20 year for systems installed after 1989) and to today’s size of the population.
Solar Collectors area in operation, 2007 2001: 12.3 million m2 glazed collectors in operation - 11,7% increase collector in operation - 13,6% increase new collector area - 1.6 million m2 glazed collectors for pools 2007: 21.9 million m2 glazed collectors in operation
Conclusions/Remarks
Large market growth potential
In Greece only 25% of the buildings are equipped with a solar thermal system (>90% of the owners are satisfied) Seasonal storage For transferring the energy from low heating season to high heating season. Solar Cooling Better utilization of solar energy throughout the year
Law modernization solar thermal system project study compulsory for every large building Financial incentives to cover part of investment & construction costs
Thank you for your attention!
Centre for Renewable Energy Sources Solar Thermal Department .
19klm. Marathonos av., 19009, Pikermi tel. 00302106603300, fax. 00302106603301 www.cres.gr R. Christodoulaki
[email protected]
Solar Keymark in Europe Advantages - Disadvantages DI (FH) Roland Sterrer, BSc. Österreichisches Forschungs- und Prüfzentrum Arsenal GmbH arsenal research
What may have the following things in common? • • • • • •
floor heating waste water pipe thermal insulation cast iron pipes sun glasses ladders
• They may fulfil the requirements of the relevant European Standards • They may be produced in a factory where an quality management is implemented. • Both aspects are controlled by an independent party periodically. • So they can be granted are Keymark
KEYMARK • The Keymark is the pan-European voluntary third-party certification mark, demonstrating to users and consumers that a product is in conformity with the relevant European Standard. • At the moment 25 certification bodies located in 15 different European countries already operate Keymark schemes on the basis of almost 150 European Standards for 28 product groups. • The Keymark should not be confused with CE marking.
.. the key to the European market!
What is the “SOLAR” Keymark? • CEN/CENELEC European Mark Scheme, called also a KEYMARK Scheme specially for • Solar thermal collectors (EN12975) • Factory made solar thermal systems (EN12976) • Product certification • independent factory inspection / QMS (periodically) • independent testing according to EN standards (test samples to be sampled by independent inspector) • biannual “surveillance test”, detailed inspection of products
The Solar Keymark History • Before 2003: If you wanted to sell one collector to different countries in Europe, you had to undergo several different tests and gain additional certificates and approvals. • = very complicated, expensive and cumbersome • Æ in 2003 the European Solar Thermal Industry and major testing institutes formulated the Solar Keymark Scheme rules • major goal: to reduce the wild growth of testing requirements, certificates in order to reduce the trade barriers and open the European market for Solar Thermal products
Current standards • Collectors – EN 12975: – Durability, reliability, safety, performance of liquid heating collectors, glazed & unglazed, “low” temperature – Not included: ICS, (tracking concentrating collector), acc. ageing, air collectors • Factory made systems – EN 12976: – Durability, reliability, safety, performance of “kits” – Not included: Tests for DHW+SH (combisystems), air systems, cooling
EN 12975 – Scope of application • liquid heating collectors – flat plate – evacuated tubes – uncovered absorbers (i.e. for swimming pools) • validating the durability, reliability and safety requirements • 3 test methods for the thermal performance characterisation • not applicable to: • collectors in which the thermal storage unit is an integral part of the collector to such an extent that the collection process cannot be separated from the storage process. EN12976 – Premanufactured Systems • not applicable to tracking concentrating collectors
EN 12975 – Tests to be performed • • • • • • • • • • •
Internal pressure High-temperature resistance / Stagnation temperature Exposure Internal & External thermal shock tests Rain penetration Freeze resistance (if freeze resistant collector) Mechanical load Thermal performance Impact resistance (optional) Final inspection Thermal performance test
The trend • strong increase of products certified – over 450 products • all national subsidy schemes and regulations in EU accept Solar KEYMARK • only exceptions: – Spain: ISO 9001 certificate – Germany: „Blue Angel“ declaration (525 kWh/a) – France: some insurance companies ask for CSTBat)
How can I get one? • apply for Solar Keymark at Certification Body • factory inspection – quality management system at production site – ISO 9001 recommended but not strictly required • sampling of items to be tested out of production or stock • testing of items in independent laboratory according to EN standards • Certification Body grants Keymark
… and then? • start marketing the Solar Keymark states to the buyer: – reliable quality – reliable performance information • start exporting – The Solar Keymark works almost all over Europe – No need for the doing the same tests in the different countries • regular inspection of product and factory • paying annual certification fee • report changes in product
Resume of benefits •
reduced testing for producers – one test for all countries – freedom of choice with testing centres – type testing instead of testing of all possible collectors (different sizes,..)
•
high quality products on the market – e.g. no Chinese products have passed the testing so far at arsenal research
•
improved quality – through factory inspection the standard of production processes improves
•
gives financing institutions confidence to support high quality
Æ keeps financing schemes alive
Are there any problems? • no valid EN standard Æ no Keymark – solar air collectors, collectors made of polymers, .. • duration: 3-6 months – mostly due to long duration of durability testing which depends on the actual weather • still some additional requirements – Germany, Spain, France • Solar Keymark scheme rules and standard need rework to be more efficient and open for new developments
Solar Keymark Network • to ensure a smooth process of Solar Keymark certification • Updating the Solar Keymark certification scheme • promotion to make it accepted in all national building regulations and renewable energy subsidy schemes • quality assurance measures such as round robin tests are performed
Participants: • empowered certification bodies • accredited test labs • inspection bodies • solar Keymark secretariat (ESTIF) • official representative from CEN • chairman of TC 312 • chairman of ISO 180 • One representative of each national trade association that is a member of ESTIF • Industry participants raising issues being discussed at the meeting.
Outlook • Solar Keymark for solar storages according to EN12977-3 • draft: IEA-SHC Task on testing and certification • proposed: IEE project on updating standards for solar thermal applications • more countries will make SK a requirement for financial incentives • nonEU (Autralia, US,..) countries will accept the Solar Keymark
Further information www.solarkeymark.org • • • •
list of certified products list of testing laboratories list of certification bodies download of brochures in CZ, Spanish, Engl., German • detailed country reports
www.estif.org
Keymark versus CE marking The Keymark is very often confused with CE marking.
• •
• • • •
The Keymark is a demonstration that the product is in conformity with the relevant European Standard. The Keymark can help to choose between products conforming to the legally required minimum characteristics in the European Economic Area, and products conforming to the complete European Standard. The Keymark is a Quality mark. The Keymark addresses users and consumers. The Keymark is a voluntary certification mark. The Keymark can only be granted by certification bodies, who are responsible to ensure continued compliance of the product with the requirements.
•
•
• • • •
CE marking is an indication that the product should be in conformity to the provisions of all applicable European Directives. CE marking can be based on compliance of the product with the characteristics mentioned in Annex ZA of the relevant harmonised European Standard. Some characteristics in that standard may not be included in Annex ZA. CE marking is a passport for the EU market. CE marking addresses the responsible market surveillance authorities. CE marking is mandatory. The affixing of CE marking may require the intervention of Notified Bodies, but always remains the responsibility of the manufacturer or his authorised representative.
A magyarországi napkollektor piac sajátosságai Budapest, Hotel Helia
• Kiváló meteorológiai adottságok • Óriási lemaradás • Kiszámíthatatlan támogatáspolitika • Zavaros napkollektor kínálat • Viszonylag hosszú megtérülési idĘ
Varga Pál cégvezetĘ
Nemzetközi kitekintés
www.estif.org
Nemzetközi kitekintés
Hazai helyzet
Év
2004
2005
2006
2007
2008
2009
Támogatási intenzitás:
30%
0%
1/3
15%
30%
?
Maximális támogatás, ezer Ft
500.(250)
0.-
300.-
265.-
1.200.-
?
NEP Pályázati keret, millió Ft
?
0
?
~800.-
3.200.-
1.300.-
Hazai meteorológiai adottságok
Vízszintes felületre érkezĘ globális napsugárzás Magyarországon A legnagyobb különbség: 8% Az ország egész területe alkalmas a napenergia gazdaságos hasznosítására!
Hazai meteorológiai adottságok
50 liter víz 10°C-ról 50°C-ra melegítésének hĘszükséglete
Déli tájolású, 45°-os dĘlésĦ felületre érkezĘ, és ebbĘl napkollektorokkal hasznosítható napsugárzás havi megoszlása Magyarországon
ÉrkezĘ napsugárzás:
~1300-1400 kWh/(m2.év)
Hasznosítható napsugárzás:
~500-600 kWh/(m2.év)
Hazai meteorológiai adottságok
www.naplopo.hu
Magyarországi jellemzĘ rendszertípus
Napkollektorok CsĘvezeték rendszer Szabályozó Tároló
Szoláris szerelési egység
Tágulási tartály
Mire használható a napkollektoros rendszer?
Melegvíz készítés
FĦtés rásegítés
Épület hĘszükséglet és a hasznosítható napenergia aránya Medence fĦtés
Dilemma Magyarországon: milyen kollektort használjuk?
? Síkkollektor,
vagy kollektor?
vákuumcsöves
Dilemma Magyarországon: milyen kollektort használjuk? Vákuumcsöves napkollektorok Efficiency characteristic curves (referring to Absorber area) 1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0 0,00
0,02
0,04
0,06 0,08 x [m˛ K / W]
0,10
Efficiency characteristic curves (referring to Absorber area) 1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0 0,00
0,12
Efficiency characteristic curves (referring to Absorber area) 1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0 0,00
623 (Vaillant VTK 550) 624 (Oertli Sun 3000) 604 (Thermomax Solamax 30 - TDS 300) 603 (Thermomax Solamax 20 - TDS 300) 602 (Thermomax Mazdon 30 - TMA 600S) 601 (Thermomax Mazdon 20 - TMA 600S) 597 (Viessmann Vitosol 250) 589 (Schott ETC 16) 559 (Focus Technology FSCB-20-SS) 534 (Collectra OPC 15 T) 500 (Consolar TUBO 11 CPC) 456 (Hoval Solamax) 414 (Hoval Solkit Mazdon) 404 (Schw eizer Energie Sw isspipe 2) 370 (Paradigma CPC 14 Star)
Szelektív síkkollektorok
344 (GreenOneTec VK29) 338 (Viessmann VitoSol 200 D20) 264 (Thermomax Memotron TMO 600) 250 (Microtherm SK-6) 239 (ThermoLUX LUX 2000-6R) 238 (ThermoLUX LUX 2000-5R) 221 (AMK SLL-120/50-H) 196 (Sunda SEIDO 5-16) 182 (Sunda SEIDO 1-16) 181 (Sunda SEIDO 2-6) 115 (Schw eizer Energie TTS 2700) 56 (Microtherm SK-6F)
0,02
0,04
0,06 x [m˛ K / W]
0,08
0,10
0,12
Efficiency characteristic curves (referring to Absorber area) 1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,02
0,04
0,06 0,08 x [m˛ K / W]
0,10
0,12
0,0 0,00
0,02
0,04
0,06 0,08 x [m˛ K / W]
0,10
613 (Rüesch Terza) 598 (Tecalor TSK 25 S) 595 (Velux CLI U10 2000) 590 (Sun-Systems Synox 9000 si) 588 (Brötje FK 25 R) 585 (Vescal Oertli SKF 225) 584 (Friap Friap 230) 582 (SESOL 2.5 Quick Var 1) 580 (SESOL FK3.8) 579 (Vögelin Aldo 225) 576 (Energiebig ENZX 54) 573 (Stiebel Eltron SOL 25 Plus) 572 (Geo-Tec GSE 2000/TIN) 567 (Winkler VarioSol A) 566 (Winkler VarioSol A-antireflex)
0,12
562 (Teufel u. Schw arz Eurosol) 561 (Sonnenkraft SK 500 N Sunselect) 560 (Ebner P2) 556 (Solarw erk 2.60) 547 (P. Weissb. DW 750 Select) 546 (P. Weissb. DW 580 Standart) 537 (Rosskopf OEKO 3000) 535 (Solarw erk 2.25) 533 (Niklaus Vela Star AR) 532 (Solarenergie Kranmodulk. IDK) 529 (ROTEX Solaris V26) 527 (Ernst Schw eizer AV 23) 521 (Sandler S 03)
Zavaros napkollektor kínálat Magyarországon: MĦszaki paraméterek •Teljesítmény:
0-2400 W
= 1318 W/m2
•Maximális üzemi nyomás: 4 bar •Méretek:
1,00 x 2,00 x 0,06 m
•Aktív felület:
1,82 m²
•ĥrtartalom:
1,7 liter
•Tömeg:
38,6 kg
•Pangási hĘmérséklet:
180ºC
Hatásfok: (1318 W / 1000 W )·100 = 132% „Mérési eredmények”
Forrás: www.solarkollektor.hu
Példák Magyarországon megvalósult, nagyobb rendszerekre
Budaörs
Példák Magyarországon megvalósult, nagyobb rendszerekre
Dunaújváros, Solanova épület
Példák Magyarországon megvalósult, nagyobb rendszerekre
Tesco áruház, Érd
Napkollektorok rendszerek gazdasági viszonyai
Villamosenergia Lakossági villamos energia díjak (Ft/kWh)
A1 kedvezményes
Energia díj 20,59
Rendszerhasználati díj 13,772
VET 147. §-a alapján fizetendĘ pénzeszközök 0,335
Energia adó -
Nettó végfelhasználói díj 34,7
Bruttó ÁFA (20 végfelhasználói %) díj 6,94 41,64
A1 normál árszabás A2 árszabás csúcsidĘszak
21,90
13,772
0,335
-
36,01
7,2
43,21
26,14
13,772
0,335
-
40,25
8,05
48,3
völgyidĘszak
16,14
13,772
0,335
-
30,25
6,05
36,3
13,71
6,922
0,335
-
20,97
4,19
25,16
B árszabás
Vezetékes földgáz 3,113 Ft/MJ + 20% ÁFA = 3,74 Ft/MJ = 13,45 Ft/kWh = (127 Ft/m3) Figyelembe vett rendszerhatásfok: 70% Gázár a hatásfok figyelembevételével: 13,45 Ft/kWh / 0,7 = 19,27 Ft/kWh
Napkollektorok rendszerek gazdasági viszonyai
Családi ház, 6m2
napkollektor, beruházás bruttó 150.000
Ft/m2 Villamos áram
Energiahordozó fajtája
„A” Lakossági általános
Napkollektoros rendszer fajlagos beruházási költsége (K) Éves energia-megtakarítás a kollektorokkal (Qk)
„B” Lakosság i vezérelt
Vezetékes földgáz
150.000.-Ft/m2 600 kWh/m2
Energia bruttó egységára (Pe)
43,21 Ft/kWh
25,16 Ft/kWh
19,27 Ft/kWh
Éves megtakarítás egy négyzetméter napkollektorral: (Mév = Qk x Pe)
25.926 Ft/év
15.096 Ft/év
11.562 Ft/év
EgyszerĦsített megtérülési idĘ (K/Mév): (Mév = Qk x Pe)
5,8 év
9,9 év
12,9
Gróf Gyula Napkollektorok Energetikai értékelése Energy assessment of the solar collectors
Energetikai értékelés Energy Assessment • Mit értünk ez alatt? What does it mean?
= Technikai + Gazdasági Technical + Economical Szempontrendszer Point of view Optimum
Kihez szól? Who is the listener? • Felhasználók (nem szakmai közönség) •Users (non specialists) • Szakmai közönség (specialists): Tervezęk (Designers) Installációs szakemberek Fejlesztęk (Developers) ...
Technikai szempontok: (Technical aspects) • Funkcionális megfelelęség (functions) • Termodinamikai megfelelęség (thermodynamics) • É lettartam (life cycle) • K örnyezeti hatások (environmental impacts) •…
Szabványosított minęsítési eljárások! (standards)
Kollektor értékelés termodinamikai lehetęségei:
Cél: meghatározni az energia átalakítás hatékonyságát veszteségeket (mennyiség, minĘség) utalni a gazdaságosságra
Characterization of the heat transport:
! " ! # $ # !' "
f(Tf,Th) ''' #!' # !' g(Th, To) #!' # ! # * ∂ ª¬ f (T f Th ) ⋅ g (Th , To ) º¼ ∂Th
= 0 → Th max
Pmax = f (T f Th max ) ⋅ g (Th max , To )
+;< $ # ''' #!'
= # f (T , Th ) = C ⋅ ª¬T − T º¼ 4 f
Th max
4 h
TO g (Th , TO ) = 1 − Th
TO 4 ª¬T f + 3 ⋅ Th4max º¼ = 4 5
= # '>' ' !'< f (T , Th ) = C ⋅ ª¬T f − Th º¼
TO g (Th , TO ) = 1 − Th
Th max = ª¬T f ⋅ TO º¼
Energy method - Energia szemlélet " ' # * '> "
* ;' ?=K >< In-1
RL,n-1 I n
RL,n
m’
To/(n-1)=Ti/n
RB,n
To/n=Ti/(n+1)
* ;'<
Q ! XYZ<
Q ! X[Z<
Q ! X\Z<
] * ##''*
η = η0 − a1 X − I ⋅ a2 X 2
³ W&(τ ) ⋅ ΔT (τ ) ⋅ dτ
ηt = time
³
time
AI ⋅ I (τ ) ⋅ dτ
^! #$
* < " ='! !; # * "
* #$<
η Ex =
Ex ,in Ex ,out
? ;! * * ! ! *K
The performance of a solar heating system depends on 9 the local climatic conditions 9 the collector area and type the overall annual performance of a solar system is technically limited by the amount of energy that can be collected during the winter time. Improvements in collector design can also have a significant effect on the overall system performance. 9 the temperature levels the delivery temperature and the cold water supply temperature.
*! # _
New application fields by solar thermal systems
Gundula Tschernigg arsenal research
Table of content • State of the art • Plant hydraulics of combined solar systems in large applications – 2 pipe system – 4 pipe system
• Building integration
• Some impressions – the good, the bad, the ugly
Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
State of the art
Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
Development of combined solar systems • Combined solar systems of the 1st generation in Austria
Raumheizung
K ol le kt or fe ld
(Started at the beginning of the 90's until the end of the 90's, at a small number of dwellings also used today) KW
Trinkwasserspeicher
KW
Kessel
Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
Development of combined solar systems • Combined solar systems of the 2nd generation in Austria
Energiespeicher Raumheizung
T3
Zirkulation Warmwasser
Ko lle
kt or fe
ld
(Started in the middle of the 90's until today)
Bereitschaftsspeicher
T2
KW
Kessel
Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
Numerous results of measurement showed…. • Solar supported distribution nets of the 1st and 2nd generation are not always working as efficiently as they should (losses!) • Return temperatures are usually very high
K ol le kt or fe ld
Heat producer up to 20%
Heat storage up to
Heat distribution up to 40%
30% of the total heat demand Energiespeicher T3
Bereitschaftsspeicher
T2
Kaltwasser Warmwasser Zirkulation
Raumheizung
low annual system performance (often 30 to 40%) Kessel covering degrees low specific solar gains and
Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
Requirements of solar supported heat distribution nets of the 3rd generation • Holistic systems • Adapted basic conditions for the use of solar systems • Conceptional reduction of calorific losses • Highest comfort for occupants • Hygienically harmless drinking water heating up • Economically meaningfully • Modern control of operating • Apart from the employment in new buildings an employment in existing buildings must be possible Energy Technologies EnergieRenewable
Erneuerbare
Ko lle
kt or fe ld
Plant hydraulics of combined solar systems in large applications Energiespeicher T3
Warmwasser Kaltwasser T2
Warmwasser Kaltwasser Kessel
Warmwasser Kaltwasser
Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
Solar supported heat systems of the 3rd generation in Austria Boiler
Ko lle kt or
fe ld
Energiespeicher T3
Kaltwasser Warmwasser
T2
Boiler
Kaltwasser Warmwasser
Kessel
Boiler
Kaltwasser
• Heat distribution from a 2-pipe system
Warmwasser
• Hot water heating with a decentralised storage • Meaningful employment with small energy densities Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
Energiespeicher
Ko lle
kt or fe ld
Solar supported heat systems of the 3rd generation in Austria T3
Warmwasser Kaltwasser T2
Warmwasser Kaltwasser Kessel
Warmwasser
• Heat distribution from a 2-pipe system
Kaltwasser
• Hot water heating in a decentralised flow principle • Meaningful employment with small and high energy densities Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
Advantages of 2-pipe systems Referenzgebäude mit 12 WE - Konzeptvergleich anhand dreier Kennzahlen
800
70%
700
60%
600
50%
500
40%
400
30%
300
20%
200
10%
100
0%
Spezifischer Kollektorertrag [kWh/m²a]
Solarer Deckungsgrad bzw. Systemwirkungsgrad [%]]
80%
0 0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Auslastung [kWh/m²a] SD : 2-Leiter-Netz, dez. Boiler
SW: 2-Leiter-Netz, dez. Boiler
SW: 4-Leiter-Netz, inkl. zus. WT
SE: 4-Leiter-Netz, inkl. zus. WT
SD: 4-Leiter-Netz
SW: 4-Leiter-Netz
SD: 2-Leiter-Netz, dez. Stationen
SW: 2-Leiter-Netz, dez. Stationen
SE: 2-Leiter-Netz, dez. Boiler
SE: 4-Leiter-Netz, inkl. zus. WT
SE: 4-Leiter-Netz
SE: 2-Leiter-Netz, dez. Stationen
Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
Advantages of 2-pipe systems • Return is nearly constant at 30°C and offers best conditions for the use of solar thermal systems 100 90
T-Netz-VL
T-Netz-RL
T-Solarsek.-VL
T-Solarsek.-RL
T-Puffer-VL
80
Temperatur [°C]
70 60 50 40 30 20 10 0 27.10.03 00:00
28.10.03 00:00
29.10.03 00:00
30.10.03 00:00
31.10.03 00:00
01.11.03 00:00
02.11.03 00:00
03.11.03 00:00
Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
Advantages of 2-pipe systems • Comparison of annual return temperatures of three different systems, 12 units, 20% solar covering degree 60 50 40 30 20
2-Leiter-Netz, dezentrale Boiler 2-Leiter-Netz, dezentrale Stationen 4-Leiter-Netz, RWV
10
Au gu st Se pt em be r O kt ob er N ov em be D r ez em be r
Ju li
Ju ni
ai M
Ap ril
0 Jä nn er Fe br ua r M är z
Koll. Rücklauftemperatur [°C]
70
Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
Advantages of 2-pipe systems • Distribution losses are set to a minimum • Because of the system a automatically heat support can be achieved
• Extensive tests show cheaper heat prices compared to 4pipe systems • A gain in comfort and absolutely harmless water hygiene
• Reduction of the error frequency in industrial manufactured substations and no auxiliary energy is Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies needed
Solar supported energy distribution nets: 2-pipe systems with decentralised district heating substations • Solar system – If an energy storage is integrated:
ld rfe tk o lle Ko
Energiespeicher
Warmwasser
> Operational mode: Low (Matched) Flow
Kaltwasser
• Conventional boiler: – Feeds into the energy storage
• Heat distribution:
Warmwasser Kaltwasser
– With a pair of pipes (2 pipes) Kessel
• Hot water preparation: – Decentralised flow principle in the flat
Warmwasser Kaltwasser
! " ! Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies Æ Æ
# $%&
Solar supported energy distribution nets: 2-pipe systems with decentralised district heating* +)& substations • Important components:
ld fe or t k lle Ko
Energiespeicher
– Mixing valve
Warmwasser Kaltwasser
– Pump – District heating substations
• Application: – New building, residential buildings in compact building method, reconstruction
Warmwasser Kaltwasser Kessel
Warmwasser Kaltwasser
'( ! " )&Æ Æ ! Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
Substations • Advantages of substations: – Industrial manufacturing – Highest quality criteria – No external energy requirement – Low investment costs – Individual design (finery, in the wall, different geometry)
Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
Functions of substations Warmwasser 45°C Kaltwasser
10°C
1 1
9
2
3
10
4 Netz RL 20 - 40°C
1
7
8
6
1 5
Netz VL 65°C
1
1 2 3 4
Absperrventil Rückschlagklappe Sicherheitsventil Durchflussgesteuerter Temperaturregler 5 Rücklauftemperaturbegrenzer
25 - 40°C Heizung RL
1 1
65°C Heizung VL
6 Differenzdruckregler 7 Zählerpassstück 8 Zonenventil 9 Passstück Kaltwasser 10 Zirkulationsbrücke
All components for decentralized hot water heating and space heating are contained • Important components for hot water preparation: – Plate heat exchanger: hot water is produced when its needed > Small risk of legionella > Highest hygiene
– Proportional controller: regulates the hot water temperature and adapts the flow rate to the hot water consumption Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies > No calcification because of the temperature limit
Functions of substations Warmwasser 45°C Kaltwasser
10°C
1 1
9
2
3
10
4 Netz RL 20 - 40°C
1
7
6
8
1 5
Netz VL 65°C
1 2 3 4
1
Absperrventil Rückschlagklappe Sicherheitsventil Durchflussgesteuerter Temperaturregler 5 Rücklauftemperaturbegrenzer
25 - 40°C Heizung RL
1 1
65°C Heizung VL
6 Differenzdruckregler 7 Zählerpassstück 8 Zonenventil 9 Passstück Kaltwasser 10 Zirkulationsbrücke
• Important components for heat preparation: – Differential pressure regulating valve: hot water is produced when its needed > Provide a constant mass flow in individual units of the dwellings > Inappropriate adjusting can be prevented by fixed pre-setting
– Return controller: are used in the return and fixed on 40°C – Thermostatic valve: control the temperature in the units Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
Measuring devices of substations Warmwasser 45°C Kaltwasser
10°C
1 1
9
2
3
10
4 Netz RL 20 - 40°C
1
7
6
8
1 5
Netz VL 65°C
1
1 2 3 4
Absperrventil Rückschlagklappe Sicherheitsventil Durchflussgesteuerter Temperaturregler 5 Rücklauftemperaturbegrenzer
25 - 40°C Heizung RL
1 1
65°C Heizung VL
6 Differenzdruckregler 7 Zählerpassstück 8 Zonenventil 9 Passstück Kaltwasser 10 Zirkulationsbrücke
• Important components for measuring the demand: – Water meter > measures the total amount of hot water used in a unit
– Heat meter > measures the total amount of hot water and heat used in a unit
– Can be read out manually or via a bus-sytem Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
Distribution net • Characteristics of 2-pipe systems with substations – Strongly varying flow due to the decentralized hot water preparation – Constant flow temperatures over an entire operational year ld rfe to k lle Ko
Energiespeicher
Warmwasser Kaltwasser
Warmwasser Kaltwasser Kessel
Warmwasser Kaltwasser
Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
Distribution net • Volume flow – Between summer and winter varying volume, usage of two pumps: > Pump for summer > Pump for winter > Reduction of the needed electricity
– Ascending pipe needs to be regulated correctly, usage of a differential pressure regulating valve – Mixing valve: temperatures up to 95 °C during summer mean highest requirements on the mixing valve
Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
Solar supported energy nets: 2-pipe systems with decentralised hot water storage • Solar system Boiler
– If an energy storage is integrated: > Operational mode: Low (Matched) Flow
ld rf e to k lle Ko
Energiespeicher
Kaltwasser Warmwasser
• Conventional boiler: T2
Boiler
– Feeds into the energy storage
• Heat distribution:
Kaltwasser Warmwasser
– With a pair of pipes (2 pipes) Kessel
Boiler
• Hot water preparation: Kaltwasser
– Decentralised flow principle in the flat
Warmwasser
,,,) - . Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies Æ Æ
# $%&
Solar supported energy nets: 2-pipe systems with decentralised hot water storage Boiler
• Important components:
ld rf e to k lle Ko
Energiespeicher
Kaltwasser Warmwasser
– Mixing valve T2
Boiler
– Pump – Decentralized load substations
Kaltwasser Warmwasser
• Application: – New building, residential buildings in compact building method, reconstruction (already existing devices can sometimes be further used)
Kessel
Boiler
Kaltwasser Warmwasser
'( /! Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies '( 0 - $
Hot water preparation / Space heat supply • Hot water storage: – Dimensioning on a daily use of 150-200 litres – Placement: storage, toilet, bath, possibly cellars > Importantly: short ways to the taps
• Loading of the hot water storage: – external heat exchangers > Deep return temperatures can be obtained > Importantly: hydraulic uncoupling
• Loading: – Low loads, irradiation-strong time periods (at noon), load duration (1h)
• Space heat supply:
Boiler
Kaltwasser
– Dimensioning of radiators on a max. 65/40°C
Warmwasser
Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
– Usage of low temperature systems possible without any problems
Summary , ! '
¾! ¾ ¾!
'(
¾ ! ( ¾ ! ¾ ¾ ! 2 ¾ ! ¾ ! ¾
0 (
¾ ! ¾
, ! 1 ! '
¾! ¾ ¾
'(
¾ - ! ¾ !
0 (
¾ ( 1 ! ¾ Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
Solar supported 4-pipe systems •
Application – Reconstruction of buildings with already existing central hot water distribution Bereitschaftsspeicher
Zirkulation
Energiespeicher ld fe or kt e ll Ko
Warmwasser
Raumheizung
T2
Kaltwasser
•
Functions: – One pair of pipes for the heat supply – One pair of pipes for the hot water demand
•
Kessel
Separation in: – Systems with one storage (max. 10 units) – Systems with two storages (larger dwellings) Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
4-pipe system with hot water storage •
Application: for a maximum of 10 flats
•
Hot water storage
3 ! !
– high requirements on water hygiene
•
Zirkulationsleitung
kt or fe ld Ko lle
– Cost-intensive by interior coating or high-grade steel
WW
Raumheizung
Integration of the solar system – Internal heat exchanger – Plate heat exchanger KW
•
Temperature delimitation of the storage on 60°C: Calcifying danger of the external heat exchanger
Kessel
Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
3 !
• Integration of the solar system – Internal heat exchanger
Zirkulationsleitung
Raumheizung WW
– Is used as energy storage
Ko l
• Steel storage
le kt or fe ld
4-pipe system with one steel storage
– Plate heat exchanger
• Hot water preparation
KW
– Internal water storage – Internal tube heat exchanger
Because of the standing energy store medium, the heat transfer Kessel between hot water and storage medium is rather small! Supply security is ensured by the provision of a large amount of hot Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies water and large boiler or tube heat exchanger area
4-pipe system with two-storage systems Raumheizung
– For large hot water consumption
Bereitschaftsspeicher
Zirkulation
Application
Energiespeicher Warmwasser
•
ld fe or kt le l Ko
T2
KW
•
Layout
Kessel
– Central energy storage (steel), Central hot water storage to cover peak loads – Conventional heat generator feeds exclusive in the energy storage – Energy storage supplies the space heating
Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
Ranges of recommended angles of inclination and alignment of collector surfaces in dependence of the solar covering degree
Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
• Building Integration
Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
Potential
• New buildings • Old buildings / redevelopment • Requirements for architects
Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
Architecture – New buildings •
design flexibility – Integration – Presentation
Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
Architecture – Old buildings / redevelopment •
design flexibility
– „After war buildings“ of the 50ties to the 70ties – Combination with a redeveloment of the faacade
•
Monumental protection – In the city – old part of town Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
Architecture - requirements
•
Standard sizes
•
Special sizes available
•
Colored absorbers
•
Colored cover strip
•
Large surfaces
Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
Collector integration • To take care of: – Variations in temperature (particularly by construction units closely linked to other parts of the building) – Bird-ate – Note! > Life span of the roofing and/or the roof framing > Weight - collectors 20-30 kg/m2 > Wind and suction forces
Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
Facade integration •
Multiple use of facade collectors – – – –
•
facade collectors with backing ventilation –
•
no problems from the building design aspect
facade collectors without backing ventilation – –
•
Solar collector Weather protection of the front Design element Noise control
brings auxiliary use to thermal insulation passive-solar element
Advantages – – – –
Reduction of calorific losses Cost saving by multiple use small/no preservation work Old building and new building-suited
Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
Adjustment and inclination of collectors Yearly variation of the global radiation on inclined surface in kWh/m ², month
Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
Irradiation in the facade • Irradiation approx. 30% smaller than on inclined surface Strahlungssumme pro Monat
kWh/m²mon, 45° kWh/m²mon, 90°
160 140
[kWh/m².mon]
120 100 80 60 40 20 0 Jan
Feb
Mrz
Apr
Mai
Jun
Jul
Monat
Aug
Sep
Okt
Nov
Dez
Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
Colored absorbers
• smaller selective layer • larger collector surfaces necessary
Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
Enlargement of the collector surface • With colored absorbers the surface must be increased between 20% and 70% to selectively coated absorbers • Combined systems need less enlargement than plants for water preparation Anlage
Einfamilienhaus, 4 Personen, WWBereitung Einfamilienhaus, 4 Personen, WWBereitung und 8 kW Heizlast
Solarer Deckungsgrad
Solarlack zu selektiv
Grün/blau zu selektiv
Rotbraun zu selektiv
[%]
[m²/m²]
[m²/m²]
[m²/m²]
70
1,5
1,5
1,7
40
1,2
1,3
1,4
Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
Facade integration • Costs – Collector surface must be increased – Piping more dificult
• Use – Reduced calorific losses – Saving of glass facade (if planned) – No preservation work (Painting…) – Noise control – Element architectural value Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
the good, the bad and the ugly
Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
Erneuerbare EnergieRenewable Energy Technologies
Thank you for your attention! Contact: DI (FH) Gundula Tschernigg arsenal research Giefinggasse 2, 1210 Wien, Austria ph: +43 (0) 50550-6374, f: +43 (0) 50550-6613 mobile: +43 (0) 664/ 825 11 75
[email protected] www.arsenal.ac.at/eet
New developed solar thermal systems for heating and cooling Budapest, 16th April 2009 Tsekouras Panagiotis Mech. Engineer NTUA Centre for Renewable Energy Sources Solar Thermal Dept.
Overview
Solar Thermal Systems
Solar Collectors
Solar Cooling Technologies
HIGH COMBI, Best Practice
Overview
Solar Thermal Systems
Solar Collectors
Solar Cooling Technologies
HIGH COMBI, Best Practice
Domestic Hot Water Systems 9
DHW
8
Space Heating
Central Sustem for DHW
8
Space Cooling
Solar Combi Systems 9
DHW
9
Space Heating
8
Space Cooling
Solar Combi plus Systems 9
9
Space Heating
Space Cooling
DHW
M
M
E-2
E-4
M
M
M
DHW
M
9
Cooling
Heating
Loads vs Solar Radiation 9 9 9 8
Coincidence of solar gains and cooling loads Reduction of electric peak loads Better utilization of solar energy throughout the year Mismatch of Solar Radiation and Heating Load
Energy Storage 9 9 8 8
Exploit Better Solar Energy Raise Solar Fraction Increase initial cost Extra space required
Overview
Solar Thermal Systems
Solar Collectors
Solar Cooling Technologies
HIGH COMBI, Best Practice
Flat Plate Collectors Properties Middle cost: more expensive than unglazed, but cheaper than vacuum Higher operation temperature Thermal insulation on back & edges Fragile, heavier: 20-32 kg/m2 Absorber: black paint or spectral-selective coating Spectral-selective coating: conversion of short-wave solar radiation into heat (light absorption capacity) is optimized Absorption rate: 90-95%, emission rate 515% Applications DHW Preparation Space heating Solar air conditioning
Source: Wagner & Co ESTIF
Vacuum Collectors Properties High cost Minimal convection thermal losses (tube pressure < 10-5 bar) Low radiation losses High efficiency, even with low radiation Low weight Average annual efficiency 45-50% (with 1000kWh/m2 irradiation, the energy yield is 450500kWh/m2a Stagnation temperature: 200-3500C Applications Solar air conditioning Industrial applications (steam generation)
Overview
Solar Thermal Systems
Solar Collectors
Solar Cooling Technologies
HIGH COMBI, Best Practice
Basic Concept
chilled water
heat
Thermal driven cooling process conditioned air
Principle of Operation
Conventional Chiller
Sorption Chiller QM = Qc + QH
QM = Qc + W
2.4 kW
1.3 kW
W
QH Sorption
Compression
0.3 kWe 1.4 kWt
1 kWc
1 kWc
Qc
Qc
Cooling Technologies
Closed Cycle Systems ~18°C
Driving temperature
Chilled ceiling Supply air system
>60°C
Chiller
Fresh air 15 - 18°C (< 12°C)
(thermally driven)
6 - 9°C
Chilled water temperature
Fan coil
Conditioned area Source : Fraunhofer ISE
Open Cycle Systems Driving temperature > 50°C
Return air
Conditioned area Supply air Desiccant Evaporative Cooling (DEC) Source : Fraunhofer ISE
Comparison Efficiency – Operational temperature, 2007 Open systems Liquid DEC: = 60C, COP = 0.7 Solid DEC: T = 80C, COP = 0.5 Closed systems Absorption: = 75C, COP = 0.7 Adsorption: T = 55C, COP = 0.5
Initial cost – Collector area needed, 2007. Open systems Liquid DEC: 4500 €/kW, 5 m2/kW Solid DEC: 3500 €/kW, 0.5 m2/kW Closed systems Absorption: 2000 €/kW, 4 m2/kW Adsorption: 5500 €/kW, 2.5 m2/kW
Source : CA Balaras, G Grossman, HM Henning, Solar Air-Conditioning in Europe - an overview, Renewable Energy & Sustainable Energy Reviews, 11, 2007, 299-314
Overview
Solar Thermal Systems
Solar Collectors
Solar Cooling Technologies
HIGH COMBI, Best Practice
The Greek plant, HIGH COMBIConcept
The Greek plant, End User Data Building Data Area Heating Load (max) Heating Energy Demand Cooling Load (max) Cooling Energy Demand DHW Demand Heating / Cooling Distribution System
CRES Offices, Athens
545 m2 51 KW 22 MWh 45 KW 18 MWh Fan Coils
En erg y (M W h )
8.0 6.0 4.0 2.0 0.0 Jan
Feb
Mar
Apr
May
Jun
Jul
Aug
Sep
Building Energy Demands, Heating / Cooling
Oct
Nov
Dec
The Greek plant, Solar System Energy System Data Type
Unit 120 m2
Collectors
Flat Plate
Primary Circuit Fluid
Mixture of propylene glycol and water
30 %
Chiller
Absorption
35 kW
Heat Rejection
GHE & Cooling Tower
Storage
Buried Cylindrical Tank
Heating supply/ return Temperature
Fan Coils
45 / 40 oC
Cooling supply/ return Temperature
Fan Coils
7 / 12 oC
Back up System
Heat Pump
180 m3
50 KW
Estimated Solar Fraction ~ 95%
The Greek plant, Storage System Innovative Seasonal Storage Type Storage Position Restrictions Structure Insulation
Cylinder Underground (Tground ~ 15oC) High Water Level Steel & Concrete Polyurethane & Chipped Tyres
Heat Rejection
Horizontal Ground Heat Exchangers
Ground
Clay/ Silt , dry
Unit 180 m3 1m 8m 0,4 W/(m2 K) 402 m (1st loop) 463 m (2nd loop) 0,5 W/(m K)
Information
www.highcombi.eu Further information Progress Contacts Deliverables / Reports News
Thank you for your attention!
Magyarország támogatáspolitikája a megújuló energiák területén Bánfi József Energetikai szakértĘ
Visszatekintés A megújuló energiaforrások hasznosítása jelentĘségét a világ már a 70-es években felismerte (elsĘ olajár-robbanás 1973). Magyarországon is elindultak az elsĘ próbálkozások. Hosszú, de nem igazán eredményes múlt áll mögöttünk. Állami támogatás alig-alig volt. Nagyobb lendületet a Széchenyi-terv (2001-2002) és a villamos energiáról szóló 2001. évi CX. törvény (VET) adott. Széchenyi-terv: vissza nem térítendĘ támogatás VET: kötelezĘ átvétel, ártámogatás (KÁP), zöld bizonyítvány KIOP (2004-2006) EU-s és hazai forrásból: vissza nem térítendĘ támogatás KEOP (2007-2013) EU-s és hazai forrásból: vissza nem térítendĘ támogatás Lakossági támogatás: Széchenyi-terv (2001-2002) NEP (nemzeti energiatakarékossági program) vissza nem térítendĘ támogatás + kedvezményes hitel
2004-2006, 2008
Eredmények • Széchenyi-terv: •
támogatott projektek száma: 196 db (lakosságival) támogatások összege: 143,7 MFt KIOP-1.7. megújuló támogatott projektek száma: 22 db támogatással létrejövĘ kapacitások: 21,8 MW
• KEOP-4. (Környezet és Energia Operatív Program) 2007-2013 – Forrás: 75 % EU, 25 % nemzeti, energiahatékonyság 41,4 MrdFt megújuló hasznosítás 68,5 MrdFt
• KEOP-2007-2008
keretösszeg a megújulókra 13,26 MrdFt pályázatok száma - benyújtott: 122 db - elfogadott: 26 db - még nem elbírált: 38 db
A jelen • KEOP-2009-4.2.0/B – Helyi hĘ- és hĦtési igény energiaigény kielégítése megújuló energiaforrásból • KEOP-2009-4.4.0 – Megújuló energia alapú villamos energia-, kapcsolt hĘ és villamos energia-, valamint biometán termelés • KEOP-2009-5.2.0/B – Harmadik feles finanszírozás (Épületenergetikai pályázatok megújuló energiaforrás felhasználással kombinálva) • KEOP-2009-5.3.0/B Épületenergetikai fejlesztések megújuló energiafelhasználással kombinálva
KEOP-2009-4.2.0/B – Helyi hĘ- és hĦtési igény energiaigény kielégítése megújuló energiaforrásból • •
Rendelkezésre álló keretösszeg 2009-2010. évekre: 6 MrdFt Pályázók köre: gazdasági társaságok, költségvetési szervek, nonprofit szervezetek Kizárva: mezĘgazdasági tevékenységet végzĘ szervezetek Iparági korlátozás: Európai Közösséget létrehozó szerzĘdés Annex I. acélipari tevékenység hajógyártás meghatározott tevékenységei szén bányászat szintetikusszál-ipari tevékenység halászati tevékenység gördülĘeszköz vásárlás (szállításban) exporthoz közvetlenül kapcsolódó tevékenység nehéz helyzetben lévĘ vállalkozás
Területi korlátozás: közép-magyarországi régió
Támogatható tevékenységek 1. 2.
Napenergia hasznosítás Biomassza felhasználás 2.1. Szilárd vagy folyékony biomassza közvetlen hasznosítása hĘigény kielégítésére 2.2. Szilárd vagy folyékony biomassza köztes feldolgozottság (szilárd, folyékony, gáznemĦ) energiahordozóvá alakítása saját hĘigény kielégítésére és értékesítésre
3.
4. 5. 6. 7. 8.
Szilárd és/vagy folyékony alapanyagból biogáz, depóniagáz elĘállítás és hĘigény kielégítésére történĘ hasznosítási rendszer kialakítása és bĘvítése Geotermikus energia hasznosítása HĘszivattyús rendszerek telepítése HĦtési igény kielégítése megújuló energiaforrás felhasználásával Megújuló energiaforrások kombinálása Megújuló energiaforrásokat hasznosító közösségi távfĦtĘ rendszerek kialakítása, megújuló energiaforrásra való részleges vagy teljes átállítása
Egyéb feltételek • • • •
•
• • •
Legkisebb projektnagyság 10 MFt. A támogatás mértéke az elszámolható beruházási költség 10 – 70 % - a (bizonyos esetekben100%-a). A támogatás összege: min. 1 MFt, max. 1 MrdFt lehet. A támogatás mértéke függ: - mely régióban történik a beruházás - a pályázó jogi formájától - a projekt nagyságától. A támogatás mértéke rögzített százalék, de a 260 MFt-ot meghaladó, jövedelemtermelĘ beruházás esetén „finanszírozási hiány számítás” alapján, a százalékosan megadott mérték felsĘ korlát. A támogatáson felüli rész önerĘ, aminek a rendelkezésre állását igazolni kell. Fenntartási kötelezettség 5 év, kkv. esetén 3 év. BMR mutató 0 – 15 % között.
KEOP-2009-4.4.0 – Megújuló energia alapú villamos energia-, kapcsolt hĘ és villamos energia-, valamint biometán termelés • •
Rendelkezésre álló keretösszeg 2009-2010. évekre: 10 MrdFt Pályázók köre: gazdasági társaságok, költségvetési szervek, nonprofit szervezetek Kizárva: mezĘgazdasági tevékenységet végzĘ szervezetek Iparági korlátozás: Európai Közösséget létrehozó szerzĘdés Annex I. acélipari tevékenység hajógyártás meghatározott tevékenységei szén bányászat szintetikusszál-ipari tevékenység halászati tevékenység gördülĘeszköz vásárlás (szállításban) exporthoz közvetlenül kapcsolódó tevékenység nehéz helyzetben lévĘ vállalkozás
Területi korlátozás: közép-magyarországi régió
Támogatható tevékenységek 1. 1.
Napenergia alapú villamosenergia termelés a) b)
2.
Biomassza-felhasználás villamosenergia vagy kapcsolt hĘ- és villamosenergia termelésre a)
b)
3.
Hálózatra kapcsolódó fotovoltaikus rendszerek Hálózatra nem kapcsolódó fotovoltaikus rendszerek
Szilárd biomassza közvetlen hasznosítása kapcsolt hĘ- és villamosenergia termelésre. Új, kapcsolt hĘ- és villamosenergia termelĘ, szilárd biomassza hasznosító, nagy hatékonyságú, kisméretĦ (20 MW kapacitásnál nem nagyobb) erĘmĦegység kiépítése. Szilárd vagy folyékony biomassza köztes feldolgozotságú (pl. szerves olaj, etanol, stb.) energiahordozóvá alakítása és villamosenergia, vagy kapcsolt hĘ- és villamosenergia termelésre történĘ hasznosítása.
Vízenergia hasznosítás: 5 MW alatti vízerĘmĦvek építése, felújítása, villamosenergia hálózati kapcsolatának kiépítése és felújítása. a) b) c)
MeglévĘ, ám használatban nem lévĘ (villamosenergiát nem termelĘ) vízerĘmĦ felújítása és/vagy hálózati kapcsolatának kiépítése. MeglévĘ, mĦködĘ vízerĘmĦ kapacitásbĘvítése. Új vízerĘmĦ létesítése.
Támogatható tevékenységek 2. 4. Biogáz termelés és felhasználás a) MezĘgazdasági fĘ- vagy melléktermék, állattenyésztési melléktermék, kapcsolódó iparági melléktermék vagy ezek vegyes felhasználásán alapuló biogáz termelés kapcsolt hĘ- és/vagy villamosenergia elĘállításra történĘ hasznosítási rendszer kialakítása. b) SzennyvízbĘl keletkezĘ biogáz kapcsolt hĘ- és/vagy villamosenergia elĘállításra, vagy földgáz hálózatba táplálásra történĘ hasznosítási rendszer kialakítása. c) Hulladéklerakó és kezelĘ telepen keletkezĘ depóniagáz kapcsolt hĘ- és/ vagy villamosenergia elĘállításra, vagy földgáz hálózatba táplálásra történĘ hasznosítási rendszer kialakítása d) MezĘgazdasági fĘ- vagy melléktermék, állattenyésztési melléktermék, kapcsolódó iparági melléktermék vagy ezek vegyes felhasználásán alapuló meglévĘ biogáz termelésen alapuló, fogyasztóhoz való közvetlen kapcsolat kiépítése, vagy földgáz hálózatba táplálható biometán elĘállítása, szükséges biogáz termelĘ kapacitások bĘvítése, biogáz tisztítása, tárolása, földgázhálózathoz való kapcsolódása, e) MezĘgazdasági fĘ- vagy melléktermék, állattenyésztési melléktermék, kapcsolódó iparági melléktermék vagy ezek vegyes felhasználásán alapuló új biogáz termelĘ kapacitások létrehozása, fogyasztóhoz való közvetlen kapcsolat kiépítése, vagy földgáz hálózatba táplálható biometán elĘállítása, tisztítása, tárolása, földgázhálózathoz való kapcsolódása.
Támogatható tevékenységek 3. 5. Geotermikus energia hasznosítása a) Kaszkád rendszerĦ hĘ- és villamosenergia termelés b) Villamosenergia termelés
6. Szélenergia hasznosítás a) Villamosenergia hálózathoz csatlakozó szélerĘmĦvek (<50 kW), azok hálózati csatlakozásának kiépítése b) Villamosenergia hálózathoz nem csatlakozó szélerĘmĦvek, azok fogyasztóval való közvetlen kapcsolatának kiépítése, villamosenergia tároló egységek
7. Megújuló energiaforrások kombinálása
Korlátozások A biomassza felhasználásra irányuló projekttípusoknál nem támogatható: · Szilárd biomassza tüzelésĦ erĘmĦ egység, amennyiben nem kapcsolt hĘ- és villamosenergia termelést végez, nem esik a 2007. évi LXXXIV tv. összevont kiserĘmĦi engedélyköteles kategóriába, vagy a támasztótüzelésnél nagyobb fosszilis energiafelhasználással járó vegyes tüzelést valósít meg. · MeglévĘ fosszilis (lignit, kĘszén, földgáz) energiaforrást felhasználó erĘmĦegységek vegyes tüzelésre történĘ átállása · Nem támogatható önmagában a szilárd biomassza beszerzéshez, tároláshoz szükséges logisztikai rendszer, épületek, berendezések, gépek. · A 20 MW kapacitásnál nagyobb biomassza-égetĘmĦ.
Egyéb feltételek • • • •
•
• • •
Legkisebb projektnagyság 10 MFt. A támogatás mértéke az elszámolható beruházási költség 10-70 % -a (bizonyos esetekben100%-a). A támogatás összege: min. 1 MFt, max. 1 MrdFt lehet. A támogatás mértéke függ: - mely régióban történik a beruházás - a pályázó jogi formájától - a projekt nagyságától. A támogatás mértéke rögzített százalék, de a 260 MFt-ot meghaladó, jövedelemtermelĘ beruházás esetén „finanszírozási hiány számítás” alapján, a százalékosan megadott mérték felsĘ korlát. A támogatáson felüli rész önerĘ, aminek a rendelkezésre állását igazolni kell. Fenntartási kötelezettség 5 év, kkv. esetén 3 év. BMR mutató 0 -15 % között.
Megvalósíthatósági tanulmány A pályázatok alapja a megvalósíthatósági tanulmány. A megvalósíthatósági tanulmány formai és tartalmi követelményeit a vonatkozó útmutatók tartalmazzák. A tartalmi követelmények függenek: - a projekt nagyságától - a pályázó jellegétĘl (profitorientált; közcélú, jövedelemtermelĘ; közcélú, nem jövedelemtermelĘ) A fentiek alapján kialakított MT sablonok: • MT JövedelemtermelĘ + támogatási intenzitás számítás (> 260 MFt, bevétel nem negatív) • MT EgyszerĦsített + BMR számítás (< 100 MFt) • MT Normál + BMR számítás (minden más) A pályázatok sikertelenségének legfĘbb oka a nem megfelelĘ megvalósíthatósági tanulmány!
Horizontális elvárások Az EU fejlesztési támogatások alapkövetelménye az esélyegyenlĘség és a fenntartható fejlĘdés (horizontális elvárások) érvényesítése. Minden projektnek teljesítenie kell, jogosultsági és értékelési szempont! EsélyegyenlĘségi célok:
- nĘk és férfiak közötti egyenlĘség - romák - fogyatékossággal élĘk esélyegyenlĘségének erĘsítése. Fenntartható fejlĘdés céljai: - szociális igazságosság - életminĘség javítása - természeti erĘforrások fenntartható használata - környezetminĘség megĘrzése Részletes tudnivalók a vonatkozó útmutatókban olvashatók.
Kiválasztási szempontrendszer A kiválasztás módszere: pontozásos. Jogosultsági kritériumok: - a pályázóra - a projektre - a projekt pénzügyi feltételeire - szakmai jogosultságra - teljességi feltételekre vonatkozó. Szakmai értékelési szempontok: - a projekt szervezet és a projekt megfelelĘsége - a projekt illeszkedése az akcióterv céljaihoz - környezeti és természetvédelmi, valamint a horizontális szempontok érvényesülése. Kizáró feltételek: bizonyos értékelési szempontok, amelyek 0 pontra értékelése esetén a pályázat nem támogatható.
KözremĦködĘ szervezet feladatai A közremĦködĘ szervezet – Energia Központ Nonprofit Kft. – feladatai: • A pályázatok adminisztratív feladatainak ellátása • A pályázatok értékelése, döntésre való elĘkészítése • Helyszíni szemle és ellenĘrzés (közbensĘ, projekt lezáró) • Elszámolások ellenĘrzése, nyilvántartása • A projektek nyomon követése, monitoring A pályázatkezelés menete: - érkeztetés - formai ellenĘrzés ĺ hiánypótlás - befogadás - tartalmi értékelés ĺ tisztázó kérdés - döntés elĘkészítés - döntés hozatal - támogatási szerzĘdés megkötése - elszámolás, a támogatás kifizetése - monitoring (projekt elĘrehaladási jelentés, záró PEJ)
Döntési folyamat Érkeztetés (benyújtási kritériumok ellenĘrzése) – KSz Formai ellenĘrzés, hiánypótlás (jogosultság és teljesség vizsgálata) – KSz Befogadás (vagy elutasítás) – KSz Tartalmi értékelés KSz (támogatás<50 MFt ĺ egy, egyébként két értékelĘ) Döntés elĘkészítés, javaslat a támogatásra – Bíráló Bizottság Döntés – Környezetvédelmi Programok Irányító Hatóság vezetĘje Támogatási szerzĘdés megkötése
Lakossági támogatások pályázati rendszere Jelenleg nincs. NEP – 2008 – 1,2,3,4 Energiahatékonyság növelése NEP – 2008 – 5 Megújuló energiafelhasználás ösztönzése biomassza, geotermikus energia, hĘszivattyús fĦtési rendszerek, szélenergia, szerves hulladékok felhasználásának növelése, napkollektorok, napelemek telepítése
2008-ban a NEP keretében nyújtott támogatásokra 3,1 MrdFt állt rendelkezésre A benyújtott pályázatok száma meghaladta a 9000 db – ot, ebbĘl energiahatékonysági ~ 6500 db, megújuló hasznosítás ~ 2500 db. Az elfogadott pályázatok száma 6865 db.
A NEP-5 pályázati konstrukció pályázati feltételei A támogatás fajtája: vissza nem térítendĘ támogatás A támogatás mértéke: a beruházási költség 30 %-a A támogatás nagysága: max. 1,2 MFt/lakás Új építésĦ, vagy jelenleg épülĘ lakással is lehetett pályázni Korlátozás: iparosított technológiával épült lakások korszerĦsítésére – ebben a konstrukcióban – nem lehetett pályázni. Mi várható 2009 – ben? - a forrás csökken - követelmény lesz a 7/2006. (V.24.) TNM. rendelet szerinti energiamegtakarítás számítás
Köszönöm szíves figyelmüket!
