Zeitschrift EE

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2006-02: Neue Wege in der Solarthermie

AEE Projektinformationen und Service

Photovoltaische Anlagen
Dritte Auflage des Leitfadens für Elektriker, Dachdecker, Fachplaner, Architekten und Bauherren

Der Leitfaden Photovoltaische Anlagen ist ein Nachschlagewerk und Kompendium für die am Bau einer PV-Anlage beteiligten Gewerke (Elektro- und Dachdeckerhandwerk) und die planenden Firmen (Architektur- und Ingenieurbüro). Der Anspruch des Leitfadens ist es, das aktuelle Wissen zur Photovoltaik praxisorientiert und fundiert darzustellen, um damit eine innovative, nachhaltige und umweltschonende Energieversorgung auf der Basis lokaler Energieträger voranzubringen. Dem Leitfadens ist eine CD-Rom beigelegt, auf der viele weiterführende Informationen, Tabellen, Checklisten und Simulationsprogramme zu finden sind.

DGS Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie
Landesverband Berlin Brandenburg e.V.
3. Auflage 2005, ca. 550 Seiten, 600 Abbildungen und Diagramme,
inkl. CD-ROM
Preis: 89 € zzgl. Versand

Bestellungen online:
www.dgs-berlin.de, telefonisch unter +49 (0)30 29381260 oder sekretariat@dgs-berlin

Barbara Eder, Heinz Schulz
Biogas-Praxis
Grundlagen, Planung, Anlagenbau, Beispiele

Die Autoren zeigen die Schritte zur Planung von Biogasanlagen, gehen auf Kosten und Wirtschaftlichkeit ein und stellen Beispielanlagen mit Betriebsergebnissen aus Deutschland und anderen europäischen Ländern vor. Mit Adressen von Beratungsstellen, Institutionen und Fördermöglichkeiten. Ein Buch für Landwirte, landwirtschaftliche Berater und für alle, die Biogasanlagen projektieren oder bauen wollen, die solche Anlagen genehmigen oder die mit der Entsorgung von organischer Abfällen zu tun haben.

3. überarbeitete und erweiterte Auflage 2006
236 Seiten mit vielen Abb., 21 x 21 cm, gebunden
ISBN 3-922964-13-5 € 28,90 / SFr 50,50
Bezug: über den Buchhandel oder direkt beim Verlag:
Postfach 1126, 79216 Staufen, Deutschland
Tel.: 0049 7633-50613, Fax: 50870
Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!, www.oekobuch.de

Craig Morris
Zukunftsenergien

Das Buch räumt mit Missverständnissen bezüglich erneuerbaren Energien auf und beschreibt ein zukunftsfähiges Modell für einen nachhaltigen Energiemix. Dabei werden fossile Energiequellen nicht verteufelt, sondern als Plattform für das erneuerbare System gesehen. Der Autor zeigt auf, wie der richtige Mix aus Biomasse, Solarenergie, Windkraft, Geothermie, Wasserkraft und Effizienz aussehen kann.

Craig Morris
Zukunftsenergien

Für interessierte Wähler (Laien), damit sie informiert entscheiden können.
ISBN 3-936931-26-7
16,5 x 24 cm, 170 Seiten
€ 16,50
Weiter Informationen unter www.telepolis.de

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2006-02: Neue Wege in der Solarthermie

AEE Projektinformationen und Service

klima:aktiv haus ist ein österreichweites Programm zur Verbreitung von ökologischen Niedrigstenergie- und Passivhäusern innerhalb der Klimaschutzinitiative klima:aktiv des Lebensministeriums. Es zielt dabei sowohl auf den großvolumigen Wohnbau als auch auf Eigenheime, mit dem Schwerpunkt Fertigteilhausmarkt ab. Mit Juli 2005 hat das „Netzwerk für klima:aktiven Neubau“ seine auf vier Jahre angelegte Arbeit aufgenommen.

klima:aktiv haus - Mehr Niedrigstenergie- und Passivhäuser

Marktdurchdringung

Dass ein nach ökologischen und energetischen Gesichtspunkten gebautes Haus praxistauglich ist und hohen Komfort bietet, wurde bereits im Rahmen vieler Programme und Aktivitäten wie etwa dem Programm „Haus der Zukunft“ des Bundesministeriums für Verkehr, Innovation und Technologie (BMVIT), den mehr als 1.500 errichteten Wohneinheiten in Passivhausqualität und nicht zuletzt mit den klima:aktiv Musterhäusern bewiesen.
Mit dem Programm klima:aktiv haus wird der nächste Schritt gesetzt: Die breite Einführung ökologischer Niedrigstenergie- und Passivhäuser auf dem Markt. Konkrete Ziele innerhalb der vierjährigen Laufzeit sind dabei:

  • 20% der 2009 errichteten Wohnungen entsprechen dem klima:aktiv haus Standard.
  • Die kontrollierte Wohnraumlüftung mit Wärmerückgewinnung hat im mehrgeschoßigen Wohnbau und im Fertighausbau eine Verbreitungsdichte von 25 Prozent.
  • Etablierung einer weithin bekannten Marke „klima:aktiv haus

1.000 Punkte für öko-effizentes Bauen

In der ersten Phase des Programms wurde ein Kriterienkatalog zur Erreichung des klima:aktiv haus Standards ausgearbeitet. Darin wird die Qualität von neu gebauten Wohnhäusern mit Hilfe eines 1.000-Punkte-Systems bewertet. Ein klima:aktiv Haus muss mindestens 700 Punkte, eines in klima:aktiv Passivhausqualität mindestens 900 Punkte erreichen. Die Punkte werden in vier Kategorien „Planung und Ausführung“, „Energie und Versorgung“, „Baustoffe und Konstruktion“ und „Gesundheit und Komfort“ eingeteilt. Der detaillierte Kriterienkatalog kann auf www.haus.klimaaktiv.at (Rubrik: Angebot & Service) kostenlos heruntergeladen werden.

Partner

Wer nach Zielsetzungen von klima:aktiv haus baut, hat die Möglichkeit Kooperationspartner zu werden und exklusive Serviceleistungen zu nutzen. Bei Interesse kontaktieren Sie dieklima:aktiv haus Servicestelle unter 01 / 315 63 93-27 oder Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!.

Management

Zur Durchführung des Programms klima:aktiv haus hat sich das „Netzwerk klima:aktiven Neubau“ gebildet. Dieses besteht aus acht Partnern mit Standorten in sechs Bundesländern.
Geleitet wird das Netzwerk von der Österreichischen Gesellschaft für Umwelt und Technik (ÖGUT) und dem Energieinstitut Vorarlberg (EIV). Partnerorganisationen sind: AEE INTEC, Österreichisches Institut für Baubiologie- und ökologie (IBO), Ökobau Cluster Niederösterreich (ÖBC), Österreichisches Ökologie-Institut (ÖÖI), Donau Universität Krems (DUK), Fachhochschule Kufstein (FHK)

Weitere Informationen
Ernst Blümel, Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!, www.haus.klimaaktiv.at

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2006-02: Neue Wege in der Solarthermie

AEE Projektinformationen und Service

Eröffnung des „Renewable Energy House“ durch José Manuel Barroso und Guy Verhofstadt.

Österreichische Technologien versorgen das Renewable Energy House in Brüssel

Am 22. März 2006 wurde im Beisein des EU Kommissionspräsidenten José Manuel Barroso, der Kommissare Andris Piebalgs, Stavros Dimas, Margit Walström und Louis Michel und des belgischen Regierungschefs Guy Verhofstadt das „Renewable Energy House“ in Brüssel eröffnet. Das historische Gebäude, das nach einer einjährigen Umbau- und Renovierungsphase energetisch saniert wurde, beherbergt nun auf rund 2000 m² Bürofläche 45 MitarbeiterInnen der europäischen Industrie- und Forschungsdachverbände aller Technologien zu Nutzung erneuerbarer Energien.

Abbildung 1: Fühlbare Wärme aus Sonne und Biomasse -Kommissionspräsident Josè Manuel Barroso

Das „Renewable Energy House“ wird zu 100% mit Energien aus erneuerbaren Quellen versorgt. Heizung und Kühlung erfolgen über Biomasse, Solarenergie und Erdwärme. Der Strom kommt aus Photovoltaik und einer Beteiligung an einem Windkraftwerk. Die Technologien und das Know-how kommen zum größten Teil aus Österreich. Der Pelletkessel und die Solaranlage zur Wärmeversorgung und zur Kühlung wurden von den steirischen Firmen KWB und SOLID geliefert und installiert. Die Erdreichwärmepumpe stammt von der oberösterreichischen Firma Ochsner und die Wechselrichter für die Photovoltaikanlage wurden von der Firma Fronius geliefert.
Neben dem deutschen Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme und der Universität Stuttgart war die AEE INTEC für die technische Beratung bei der Entwicklung und der Umsetzung des Gesamtenergiekonzeptes zuständig.
Durch die Präsenz österreichischer Technologien ist es einmal mehr gelungen, die Technologieführerschaft Österreichs bei der Nutzung Erneuerbarer Energien eindrucksvoll unter Beweis zu stellen.

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2006-02: Neue Wege in der Solarthermie

Abbildung: Ausgaben der öffentlichen Hand 1977-2004 (Zuordnung nach IEA-Code)
Quelle: bmvit

Die Entwicklung des Ölpreises und die zu Jahresbeginn aufgetretenen Versorgungsprobleme mit russischem Erdgas haben uns die Abhängigkeit von fossilen Energieträgern deutlich vor Augen geführt. Massive Stromausfälle in Europa und in den USA, aber auch Versorgungsausfälle bei fossilen Energieträgern in Osteuropa haben gezeigt, wie sensibel das für unsere Wirtschaft so wichtige Energieversorgungssystem ist.

Die Rolle der Forschung für die Entwicklung zukunftsfähiger Energiesysteme

Von Michael Paula*

In dem jüngst erschienenen Grünbuch der Europäischen Kommission wird eine neue europäische Strategie für nachhaltige, wettbewerbsfähige und sichere Energie vorgeschlagen, die Prioritäten für eine zukünftige Energiepolitik setzt: Ein Aktionsplan für Energieeffizienz soll entwickelt werden, ein Fahrplan für die verstärkte Nutzung erneuerbarer Energieträger soll vorgelegt werden. Innovationen können helfen, einen strategischen Plan für Energietechnologien zu realisieren. Forschung und Entwicklung spielen dabei eine zentrale Rolle.

Forschung spielt eine Schlüsselrolle

Innovative Energietechnologien sind in Österreich zu einem beachtlichen Wirtschaftsfaktor geworden. In bestimmten Technologiefeldern der Biomassenutzung und Solarenergienutzung ist Österreich heute Export-Europameister. Auch in der Forschung zu diesen Themen hat Österreich eine Führungsrolle. Dies ist dem beachtlichen Engagement regionaler Initiativen, vorausblickender Akteure aus der Wissenschaft und Wirtschaft sowie einer langfristigen, klar ausgerichteten Energieforschungspolitik zu verdanken.
Bereits 1974, als infolge der Ölschocks die Internationale Energieagentur (IEA) gegründet wurde, war Österreich ein aktives IEA-Mitglied und setzte schon damals in der Energieforschung auf die Schwerpunkte „Erneuerbare Energieträger“ und „Energieeffizienz“. Dazu kamen kontinuierlich maßgebliche Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten.
Um die Frage der langfristigen Energieentwicklung verstärkt zu thematisieren und entsprechende Strategien zu entwickeln, wurde in Österreich ein Strategieprozess mit der Bezeichnung „ENERGIE 2050“ initiiert. Dabei sollen langfristige Energieoptionen entwickelt und bewertet werden, um davon die entsprechenden Forschungsschwerpunkte und technologische Innovationsstrategien abzuleiten.

Erste Erfolge mit „Energiesysteme der Zukunft“

Erste Beiträge zu zukunftsfähigen Energiesystemen wurde in Österreich im Rahmen des vom Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie initiierten Impulsprogramms Nachhaltig Wirtschaften geleistet. Mit der Programmlinie „Energiesysteme der Zukunft“ werden ausgewählte Themen aufgegriffen und auf der Basis von Grundlagenforschung sowie Technologieentwicklungen Modell- und Demonstrationsprojekte errichtet.
Ziel der Programmlinie ist es, Technologien und Konzepte für die Nutzung erneuerbarer Energieträger so zu entwickeln, dass sie zu einer Versorgung in energieeffizienten und flexiblen Energiesystemen beitragen können.
Bisher wurden im Rahmen der ersten beiden Ausschreibungen über 70 Projekte finanziert und vielversprechende Ergebnisse erreicht. Ein Beispiel ist die Entwicklung und Erprobung von Biogasreinigungs- und Verdichtungsprozesse zur Netzeinspeisung, die erstmals in Österreich in einer Anlage in Pucking (OÖ) zur Anwendung gekommen ist. Auch multifunktionale Energiezentren auf Basis von Biomasse und Solarenergie spielen für zukünftige Versorgungssysteme eine wichtige Rolle. Beispiele dazu konnten entwickelt und erprobt werden. Sie erzeugen aus regional anfallenden Energieträgern nicht nur Strom und Wärme, sondern auch Treibstoffe.
Die Herausforderung ist nun, bei diesen Erfolgen anzuknüpfen und Österreich mit Hilfe einer offensiven und strategisch ausgerichteten Energieforschung im Bereich der innovativen Energietechnologien optimal zu positionieren.

Weitere Informationen: www.NachhaltigWirtschaften.at

*)Dipl.- Ing. Michael Paula leitet die Abteilung für Energie- und Umwelttechnologien im Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie und initiirte das "Impulsprogramm Nachhaltig Wirtschaften" [^]

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2006-02: Neue Wege in der Solarthermie

Systeme

Solare Warmwasserbereitungsanlagen sind ohne finanzielle Unterstützung oder andere Anreize schwierig zu verkaufen. Daher ist es notwendig, solare Warmwasserbereitungsanlagen kostengünstiger zu machen. Bei den derzeit am Markt erhältlichen Systemen sind keine großen Kosteneinsparungen mehr möglich.

Die Warmwasseranlage Econcern ICS

Von Martin Koper, Anton Schaap und Iwan van Bochove*

Es müssen neue Konzepte mit geringeren Materialkosten und niedrigeren Installationskosten erarbeitet werden. Econcern entwickelt einen sogenannten ICS Kollektor (“Integrierter Kollektor Speicher”). Der Energiespeicher befindet sich direkt im Kollektor, dadurch können die Materialkosten deutlich gesenkt werden.
Es gibt unterschiedliche Typen von ICS Kollektoren. Der Econcern ICS hat einen zylindrischen Speicher und eine transparente Abdeckung. Der Speicher ist von einer selektiven Folie umgeben. Dadurch wird die solare Absorption erhöht und die Abstrahlung während der Nacht verringert. Die geplante Aperturfläche beträgt 1,8 m², der Speicher fasst 150 Liter.
Zwei gebogene Spiegel sind neben dem Speicher angebracht. Die gesamte eintreffende Strahlung wird auf den Speicher reflektiert. Durch die gebogene Abdeckung ist auch bei extremen Einstrahlungswinkeln eine Einstrahlung auf die Absorberfläche möglich. Der Speicher wird direkt über einen Einlass im Boden mit Leitungswasser gefüllt. Durch die Temperaturschichtung im Speicher wird am höchsten Punkt im Speicher auch die höchste Wassertemperatur erreicht.
Abbildung 1 zeigt verschiedene Temperaturverläufe bei der Entnahme von Wasser an einem sonnigen Tag im Spätsommer 2005. Die Temperaturverläufe zeigen die perfekte Schichtung des Wassers im Speicher. Dies ist besonders wichtig für den Ertrag der Anlage. Das am meisten erwärmte Wasser ist direkt am Auslass verfügbar, während der Wärmeverlust, der sich aus der durchschnittlichen Temperatur des ganzen Speichers ergibt, gering ist.
Der Wärmeverlustkoeffizient der Anlage beträgt etwa 2 W/m² K bezogen auf die gesamte Aperturfläche. Im Vergleich zu einer Thermosyphonanlage ist der Wärmeverlust der gesamten Anlage deutlich geringer.

Abbildung 1: Temperaturprofile bei der Entladung im geschichteten Speicher am 7. September 2005
(T1: Speicherboden, T4: Oberes Ende des Speichers)

Marktchancen

Das Konzept des ICS Kollektors ist besonders für Länder mit mildem Klima wie in Südeuropa geeignet, der Einsatz ist aber auch in Ländern mit einem Klima wie in Westeuropa möglich. Strenge Winter wie in Nord- oder Osteuropa sind nicht so günstig für den Betrieb des ICS. Der ICS kann als direkter Mitbewerber von Thermosyphonanlagen gesehen werden, die standardmäßig in Südeuropa eingesetzt werden.
Das System kann aber auch mit gepumpten Systemen verglichen werden, die in Westeuropa üblich sind. Das Preis/Leistungsverhältnis ist aufgrund des geringeren Materialverbrauchs und der einfachen Installation um ca. 25% besser. Ein wesentlicher Punkt ist das Design, der einen Vorteil am Markt gegenüber den bisher verfügbaren Anlagen bringen soll.
Der neue ICS Kollektor ist mit geringem Materialaufwand sehr einfach konstruiert. Es gibt keine separaten Rohrleitungen, keinen Wärmetauscher und keinen weiteren Wärmespeicher außerhalb des Kollektors. Im Vergleich zu Thermosyphonanlagen sind die Installationskosten deutlich geringer, da nur ein Bauteil auf dem Dach montiert werden muss. Es sind keine weiteren Installationen nötig um Kollektor und Speicher zu verbinden, es ist kein Frostschutzmedium verwendet. Im Vergleich zu gepumpten Systemen erspart man sich die Pumpe und den Ersatz derselben nach dem Ende ihrer Lebensdauer von maximal 10 Jahren. Der jährliche Stromverbrauch der Anlage liegt bei ca. 1 kWh (bei gepumpten Systemen liegt der Stromverbrauch bei 30 bis 100 kWh/a, was einem Primärenergieverbrauch von 0,3 bis 1 GJ/a entspricht).

Herstellung

Der ICS besteht aus wenigen Teile, die alle in Massenproduktion hergestellt werden können. Die Anlage ist außerdem wartungsfrei, da kein Glykol eingesetzt wird. Weiters benötigt der Speicher keine Opferanode. Bei der Entsorgung der Anlage kann diese sehr einfach in mehrere größere und einige kleinere Teile zerlegt werden. Der Edelstahlspeicher kann als Edelstahl recycled werden. Alle anderen Materialien sind ebenso recyclierbar.

Schutz vor Frost und Überhitzung

Da der Speicher im Freien montiert ist, muss er im Winter vor Frost und im Sommer vor Überhitzung geschützt werden. Diese Schutzmassnahmen werden zur Sicherheit zweifach (elektronisch und mechanisch) ausgeführt. Wird der Speicher zu kalt (weniger als 4°C) oder zu warm (heißer als 90°C) wird Wasser aus dem Speicher abgelassen und durch frisches Leitungswasser mit ca. 10°C ersetzt. Weiters wird über ein Thermostatventil die Anlage zur Nachheizung vor Überhitzung und die Rohrleitungen im Haus vor Frost geschützt. Simulationen habe gezeigt, dass bei normaler Benützung die Menge des abgeleiteten Wassers unter 100 Litern pro Jahr liegt.

Installation

Gebäude mit einem Flachdach sind prädestiniert für den Einsatz von ICS Kollektoren. Häufig haben diese keinen Platz für einen Speicher innerhalb des Gebäudes. Durch das Gewicht der Anlage (220 kg befüllt, 70 kg unbefüllt) ist keine weitere Fixierung oder Beschwerung notwendig. Bei Mehrfamilienhäusern oder Reihenhäusern können mehrere Anlagen parallel installiert werden.

Entwicklung und Markteinführung

Vor 15 Jahren wurde in den Niederlanden mit der Arbeit am ICS Kollektor begonnen, erste Prototypen wurden 1996 gebaut und montiert. Ein Prototyp wurde am TNO Institut in den Niederlanden der DST-Testprozedur (Dynamischer Systemtest) unterzogen. Der jährliche Ertrag der gestesteten Anlage betrug 3,1 GJ bei einer Einstrahlung von 1.100 kWh/m² und einem täglichen Warmwasserbedarf von 110 Liter.
Bei Econcern wurde das System überarbeitet und das äußere Erscheinungsbild verbessert. Die Anlage wird nun an acht Standorten in den Niederlanden und an zwei Standorten in Spanien getestet. Das Projekt wird aus dem EOS-DEMO Programm in den Niederlanden und aus dem NEGST Projekt der EU unterstützt.
Derzeit wird die industrielle Produktion der Anlage vorbereitet. Im Sommer 2006 soll der neue ICS Kollektor am Markt eingeführt werden. Die industriell gefertigten ICS Kollektoren sollen ebenfalls der DST-Testprozedur unterzogen werden. Es werden voraussichtlich Erträge von ca. 3 GJ/a (830 kWh/a) in den Niederlanden und 5 bis 6 GJ/a (1400 bis 1700 kWh/a) in südlichen Ländern erwartet.
Das Ziel ist es einen Warmwasserbedarf von 100 bis 120 Litern pro Tag abzudecken. Dies entspricht dem Warmwasserbedarf eines Vierpersonenhaushalts.

Abbildung 2: Längsschnitt durch den ICS-Kollektor

*)Maritin Koper ist der kaufmännische Leiter für die Markteinführung des ICS Kollektors und verfügt über mehrjährige Erfahrung im HVAC Bereich, Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!
Anton Schaap ist der technische Entwickler des ICS. Er arbeitet seit 20 Jahren im Bereich der thermischen Solarenergienutzung
Iwan van Bochove ist verantwortlich für das industrielle Design des ICS. [^]

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