VATTENFALL WÄRME HAMBURG GMBH

VATTENFALL WÄRME HAMBURG GMBH

10 Jahre Solarthermie in der Hafen City West

Burkhard Warmuth Juli 2016

ÜBERSICHT

 Solarthermie in der Hafen City West

 Konzept & Realisierung

 Betriebserfahrungen

 Exkurs: Solar-Island Almere , Niederlande

 Ausblick: Großtechnische Solaranlagen

 Fazit

DAS FERNWÄRMENETZ

HKW Wedel

HW Haferweg

HW UKE Eppendorf

HW Barmbek

HW HafenCity MVR

MVB

AVG HKW Tiefstack

HafenCity

GuD Tiefstack

DIE HAFEN CITY

 Größtes innerstädtische Entwicklungsprojekt Europas

 Entwicklung von 157 ha Land- und Wasserflächen in unmittelbarer City-Nähe

 Vergrößerung des innerstädtischen Bereichs um 40 %

 Es entstehen 6.000 bis 7.000 Wohnungen für mehr als 14.000 Einwohner

 Dienstleistungsflächen mit bis zu 45.000 Arbeitsplätze

 Insgesamt ca. 2,3 Mio m²BGF



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DAS VERSORGUNGSKONZEPT DER HAFEN CITY WEST

 Ursprünglicher Plan:

 Anschlusswert: 29 MW_th, 49 GWh/a*

 Fertigstellung: 2012

 EU-Vergabe: 2005

 Einhaltung bestimmter Kriterien gefordert:

 CO₂-Emissionen Reduktion:

200 g/kWh (2004) – 187 g/kWh (2014),

 Verbindliche Nutzung eines Mindestanteils von 30% regenerativer Energie am

Warmwasser

 Flexibilität bezüglich zukünftiger technischer Entwicklung

Konzept

 moderner KWK – Erzeugung

 Brennstoffzelle

 Solartechnik (1800 qm)

 BHKW

* Schätzung 2015: 37 MW

REALISIERUNG DER SOLARTHERMIE

 Teile des Brauchwarmwassers werden dezentral durch 1.800 m² Solarkollektoren erzeugt

 Finanzierung, Bau und Betrieb der Kollektoranlage durch Vattenfall,

 Fernwärme-Gebäudeanschluss für Heizung und WW-Nacherwärmung,

 Getrennte Zählung der Fern- und Solarwärme, jedoch Abrechnung von Fern- und Solarwärme über einen Fernwärmeliefervertrag,

 Dachnutzungsvertrag über die gleiche Laufzeit der Wärmelieferung,

 Anlageneigentum verbleibt bei Vattenfall,

 Endschaftsregelung,

 „Ertragsgarantie Hamburger Solaranlagen“ nach dem DGS- Gütesiegel.

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VERTRAGSVERHÄLTNISSE BEI DER WÄRMEVERSORGUNG

Investor Hafen City

Hamburg GmbH

Vattenfall Wärme Hamburg GmbH

Grundstücksvertrag/

Anhandgabe

FW/Solar

Solar

Nutzungsvertrag (Dachflächen/

Technikräume) Rahmenvertrag

Wärmelieferung

Fernwärmeliefer- vertrag

SOLARTHERMISCHE ANLAGEN (DAMALIGES KONZEPT)

 Ziel war die Entwicklung von Standardtypen:

 TWW – Durchsatz: 600 – 1600 m

/a,

 Kollektorflächen: 35 – 90 m

 Kollektoren:

 Primär Einsatz von Flachkollektoren (Viessmann, Schüco),

 Bei Wunsch auch Vakuumröhrenkollektoren (+ Baukostenzuschuss)

 Deckungsgrad 35 – 40 %.

FACHKOLLEKTOREN VS. VAKUUMRÖHRENKOLLEKTOREN

Quelle: Averdung Ingenieure

FACHKOLLEKTOREN

Vorteile:

 robust

 relativ niedrige Kosten

 leichte Montage

Nachteile:

 weniger effizient als entsprechende Vakuumröhrenkollektoren

 Kollektoren sind durch die Aufständerung höheren Windlasten ausgesetzt, dadurch höhere statische Anforderungen (ggf.

Dachdurchdringung nötig)

 Flachkollektoren mit 30° - 35° Neigung

 Fabrikate: Viessmann Vitosol / Schücosol

 Schnittstelle Dach (Bauträger/Vattenfall)

Dachseitige Befestigungsvorrichtung/ Kollektorgestell

VAKUUMRÖHRENKOLLEKTOREN

Vorteile:

 Deutlich effizienter

 optische Vorteile durch die flache Konstruktion

 Geringere Windlasten,

 einfachere Unterkonstruktion,

 Dachdurchdringung nicht erforderlich,

 20% geringere Dachflächen notwendig.

Nachteil:

 Deutlich höhere Invest.-/Wartungskosten im Vergleich zu Flachkollektoren

 Risiko hoher Temperaturspitzen

 die zylindrische Form der Röhren bewirkt, dass die Kollektoren immer senkrecht zur Sonne stehen

 Fabrikate: Viessmann

 Schnittstelle Dach (Bauträger/Vattenfall) Bautenschutzmatte, Beschwerung

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ANLAGE MIT VORWÄRMSPEICHER

ÜBERBLICK SOLARTHERMISCHER ANLAGEN IN DER WESTLICHEN HAFEN CITY

Standorte von Solarkollektoren

In Planung:

200 qm FK

485 qm (30%) VK

1.185 qm (70%)

BIS HEUTE WURDEN 1.670 QM SOLARFLÄCHEN ERRICHTET

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GRUNDSÄTZLICHE

HERAUSFORDERUNGEN

 Städtebauliche/Architektonische Vorgaben:

 Kleinteiligkeit in der Bebauung,

 Wunsch nach „nicht sichtbaren“ Anlagen.

 Konkurrenz mit Restriktionsflächen für Dachgärten und Aufbauten (Haustechnik) Folge:

 Deutlich kleinteiligere Anlagen

 Keine/kaum Standardisierung

 Erhöhter Planungs-/Realisierungsaufwand

EINDRÜCKE VON FLACHKOLLEKTOREN

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UNTERSCHIEDLICHE UNTERKONSTRUKTIONEN FÜR SOLARKOLLEKTOREN

EINDRÜCKE VON FLACHKOLLEKTOREN

EINDRÜCKE VON VAKUUMRÖHRENKOLLEKTOREN

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UNTERSCHIEDLICHE UNTERKONSTRUKTIONEN FÜR SOLARKOLLEKTOREN

EINDRÜCKE VON VAKUUMRÖHRENKOLLEKTOREN

EINDRÜCKE AUS DEN HEIZRÄUMEN

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INFOSTELE HAFEN CITY

 Juli 2012: Enthüllung der Solar-Infostele vor dem Heizwerk Hafen

 Auf einem 40“-Display Echtzeit die Solarproduktion dargestellt

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PLAN VS. IST

 Gem. statistische Bundesamt gelten für solarthermische Kollektoren zur

Warmwasserbereitung und Unterstützung der Heizung für Deutschland folgender Richtwert:

 Arbeit: 350 kWh/m² p.a.

 Für die solarthermischen Anlagen der

westlichen HafenCity ergeben sich damit im Endausbau der Planwert:

 Jahresarbeit: 630 MWh Gesamtproduktion 2015: 390 MWh (61%)

SPEZ. JAHRESERTRÄGE GESAMT 2014

Spez. Ertrag in kWh/m2a

Flachkollektoren Typ 1

Vakuumk.

Typ 1

Vakuumkollektoren Typ 2 Flachk.

Typ 2

Geforderter Jahresertrag laut Solarvertrag Durchschnittliche

Globalstrahlung 1981-2012

Globalstrahlung 2014

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HERAUSFORDERUNGEN WÄHREND DER BAUPHASEN

 teilweise fehlende Absicherungsmöglichkeiten auf den Dächern, dadurch ist ein Betreten der Dächer nicht möglich  Bsp. Dach des Marco-Polo-Tower wurde vom Amt für Arbeitsschutz über 2 Jahre gesperrt, dadurch lange Zeit keine Abnahme der Solaranlage möglich / Schaden

 Ausstiegsluken zu den Dächern teilweise defekt, lassen sich nicht aufstellen

 Dachflächen zugestellt mit Baumaterial / Bauabfällen, so dass Zugang zu den Kollektorfeldern schwierig bis unmöglich

 notwendige bauseits zu stellende Kaltwasserleitung teilweise nicht verlegt

 zugewiesene Technikräume sind teilweise nicht richtig ausgestattet, bspw. fehlende Bodenabläufe fehlende Abdichtung gegen Wasser, fehlende Raumbelüftung

BETRIEBLICHE HERAUSFORDERUNGEN

 6.000 verbaute Vakuumröhrenkollektoren (vorrangig direktdurchströmte¹):

 Vakuumschäden durch Undichtigkeiten an den Röhren

 Glasbruch

 Eindichtungen defekt (O-Ringe)

 Austausch einzelner Röhren ist schwierig, da das gesamte System jeweils entleert, neu gefüllt und gespült werden muss.

 Bildung von Gasblasen in den Anlagen

 insbesondere im Sommer bei vollem Speicher aber ohne Abnahme;

Verdampfung im Solarkreislauf; Solarpumpen schaffen z.T. nicht die Zirkulation aufrecht zu erhalten

 Entgasung durch Manuelles Füllen / Spülen der Anlagen oder alternativ:

Einbau von Vakuumentgasungsanlagen

 großen Gebäudehöhen problematisch -> Dimensionierung der Solarpumpen

 Dampfvolumina / Membranausdehnungsgefäße –> Optimierung notwendig

1werden heute nicht mehr hergestellt

ZWISCHENFAZIT

 Die Solarthermie liefert einen bedeutenden Beitrag für die CO

-Reduktion.

 Standardisierung wichtig, aber häufig unrealistisch

 Der lange Entwicklungshorizont mit entsprechender Planungsunsicherheit führt u.a. zu:

 höheren Kosten durch erhöhte Kleinteiligkeit,

 Planungs-/Bauverzögerungen,

 Preissteigerungen für Einzelkomponenten,

 höheren Verhandlungsaufwand (Räume/Dachflächen)

 10 Jahre Betriebserfahrung: Kompetenz und Erfahrung aufgebaut

Almere Sun

Island

Almere

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Facts Almere Sun Island

 Seit Mai 2010 werden 2700 Häusern im Neubaugebiet Noorderplassen-West mit einer Kombination aus KWK/Kessel/solarthermischer Wärme (Heizung &

TWW) versorgt.

 Temperaturregime: 80/50°C

 Kollektoren:

 520 (6mx2,5m) Flachkollektoren mit rund 7.000 qm

 Wärmeproduktion : rund 2,5 GWh p.a (10% der Gesamtwärme)

 Sun Island ist ein Gemeinschaftsprojekt von Nuon/Vattenfall, Almere, Flevoland Nature and Environment mit Unterstützung der EU und den Einwohnern von Noorderplassen-West.

Sun Island KWK/Kessel

AUSBLICK: SOLARTHERMISCHE GROßANLAGE IN ALLERMÖHE

 Inselnetz bisher versorgt durch 2 BHKW Module & Kessel (therm. Leistung: 6,4 MW/30 MW)

 Jahresarbeit 40 GWh_th

 Vorlauftemperaturen: 70°C

 Speicher: 100m³

 Projektidee:

 Errichtung von 14.000 qm Kollektorfläche als Ergänzung (solare Deckungsanteil: ca 11 %)

 Speicher: 2500m³

 Bedarf an 2,6 ha Landfläche

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STATUS QUO UND AUSBLICK

 Technische Machbarkeitsstudien bestätigen das Potenzial

 Trend aus Dänemark fasst langsam auch in Deutschland Fuß

 Flächenfindung erweist sich als Hindernis

 Nähe zur Wärmesenke erforderlich, Kosten für Leitungsbau

 Aktuelle Wohnungsbauprojekte erschweren die Flächenverfügbarkeit

 Artenvielfalt und Landschaftsschutz vs. Solarthermie

FAZIT

 Solarthermie bietet Chancen und kann einen sinnvollen Beitrag für die Senkung von CO

leisten

 „Der Teufel steckt im Detail“ -> Planung vs Realisierung

 Kleinteiliges „Solarcontracting“ bleibt eine Herausforderung

 Gut geplante solare Großanlagen haben Potenzial

 Flächenkonkurrenz ist Hemmnis

 frühzeitige Einbindung und Einvernehmen zwischen den Partnern sind

Erfolgsfaktoren

DANKE

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