Toepassingen van zonne-energie

Transcriptie

1 Toepassingen van zonne-energie Kampenhout 23 maart 2006 Marleen De Roye

2 ODE-Vlaanderen Organisatie voor duurzame energie Vlaanderen Informatiekantoor en sectororganisatie voor duurzame energie in het Vlaams Gewest Infopunt o Publicaties o Website o Dataverzameling Trefpunt: platformen o open overlegvergaderingen voor bedrijven o thematisch: groene stroom, biomassa, PV, warmtepompen, windenergie 2

3 INLEIDING 3

4 Inleiding ENERGIEVERBRUIK Primair energieverbruik 800, ,000 Overige GWh 600, , , , ,000 Hernieuwbare energiebronnen Kernenergie Vaste brandstoffen 100,000 0 Aardgas Aardolie en aardolieprodukten 4

5 Inleiding ENERGIEVERBRUIK 24% Finaal energieverbruik 12% 35% Huishoudelijk Industrie Vervoer 29% Niet-energetisch 5

6 Vermindering CO2-uitstoot KYOTO DOELSTELLINGEN Reductie uitstoot broeikasgassen o 2010 t.o.v o Voor Europa: 12% o Voor België: 7,5% o Voor Vlaanderen: 5,2% CO 2 : 83% uitstoot broeikasgassen Brandstofverbruik: 59% uitstoot CO 2 Transport: 21% uitstoot CO 2 Brandstofbesparing door REG en duurzame energie 6

7 Gemeentelijk energiebeleid SAMENWERKINGSOVEREENKOMST Samenwerkingsovereenkomst Milieu als opstap naar duurzame ontwikkeling o 2002 tot 2007 o gemeenten en provincies o vrijwillige overeenkomst Energie: één van de clusters o Energiebesparing o Hernieuwbare energie Intekenen o ambitieniveau 1 tot 3 o hernieuwbare energie vanaf niveau 2 7

8 Energiebesparing Algemeen Gemeentelijk energiebeleid ENERGIEBESPARING o energieboekhouding meten is weten o REG-acties Elektriciteit o Energiezuinige en efficiënte verlichting o Energiezuinige toestellen Warmte o Efficiënte verwarmingssystemen o Isolatie 8

9 Gemeentelijk energiebeleid HERNIEUWBARE ENERGIE Zelfproductie o Elektriciteit Fotovoltaïsche zonne-energie Windenergie Kleine waterkracht o Warmte Thermische zonne-energie Biomassa Omgevingswarmte Aankoop groene stroom Sensibiliseren van de inwoners o informatie o lokale subsidie 9

10 Definitie hernieuwbare energie Hernieuwbare energie OVERZICHT o Stromingsbronnen, direct of indirect uit de zon o Onuitputtelijk, geen bepaalde eindige voorraad Troeven van hernieuwbare energie o Milieu (grondstoffen uitstoot) o Diversificatie energievoorziening (onafhankelijkheid) o Werkgelegenheid o Export Nadelen van hernieuwbare energie o schommelingen en moeilijk te voorspellen o toekomst: opslag en betere modellen 10

11

12 Hernieuwbare energie in Vlaanderen TOEPASSINGEN Biomassa Alle organische materialen en hernieuwbare grondstoffen van plantaardige of dierlijke oorsprong voor industriële toepassingen of voor energieopwekking o Energieteelten (energiegewassen, kortomloophout) o Organische fracties hout, akker en tuinbouwresidu s GFT en groenafval mest, slib huishoudelijk restafval stortgas organische bedrijfsafvalstoffen) 12

13 Hernieuwbare energie in Vlaanderen TOEPASSINGEN Windenergie Toepassingen: lokale tot grootschalige elektriciteitsproductie (2 kw tot 5 MW) Afmetingen o Ashoogte: van enkele meter tot meer dan 100 m o Rotordiameter: tot meer dan 80 m Opbrengst: voorbeeld o windturbine in Eeklo o vermogen: 1,8 MW, jaarlijkse opbrengst o levert stroom voor gezinnen 13

14 Hernieuwbare energie in Vlaanderen TOEPASSINGEN Kleine waterkracht Locaties: historische watermolens, stuwen en sluizen Toepassing in Vlaanderen: 5 kwe tot 1 MWe Opbrengst: elektriciteit voor 10 tot 300 gezinnen Levert bijna permanent stroom 14

15 Hernieuwbare energie in Vlaanderen TOEPASSINGEN Omgevingswarmte en geothermie Omgevingswarmte o jaarlijkse zoninstraling op 1 m² aardoppervlak is ± 1000 kwh per jaar. Geothermie o tempertuurstoename van aardkorst naar kern bedraagt 3 C per 100 m diepte Toepassing in Vlaanderen o beschikbare warmte te diep; ondiepe warmte heeft te lage temperatuur voor direct gebruik toepassing warmtepomp 15

16

17 Zonne-energie algemeen ZONNEAANBOD 17

18 Zonne-energie algemeen ZONNEAANBOD 6 Maandgemiddelde zoninstraling per dag op een horizontaal vlak in Ukkel 5 kwh/m².dag jan feb maa apr mei jun jul aug sep okt nov dec Diffuus Direct 18

19 Zonne-energie algemeen TOEPASSINGEN VLAANDEREN Thermische zonne-energie Passieve thermische zonneenergie o Ruimteverwarming Actieve thermische zonneenergie o o o Ruimteverwarming (Sanitair) warm water Zwembadverwarming Fotovoltaïsche zonne-energie o Elektriciteitsproductie 19

20 Passieve thermische zonne-energie OVERZICHT Rechtstreekse bezonning via ramen kan bijdragen aan de ruimteverwarming. Bepalend zijn: o Isolatie van gebouw o Grootte en oriëntatie glasoppervlakte o Warmtebufferend vermogen (wanden en vloeren) o Doorlaatbaarheid glas voor warmte en licht Aandachtspunten o vermijden van schuine glasvlakken o vermijden van overhitting door zonnewering o optimale glasoppervlakte 20

21 21

22 Actieve thermische zonne-energie PRINCIPE De warmte van de zon: opvangen, opslaan en verdelen met een thermische zonneenergie-installatie op een gecontroleerde manier (regeling) met naverwarming 22

23 Actieve thermische zonne-energie SAMENSTELLING VAN SYSTEEM 1. Zonnecollector 2. Primaire kringloop 3. Warmteopslag 4. Randapparatuur 5. Naverwarming 23

24 Actieve thermische zonne-energie TYPES ZONNECOLLECTOREN 24

25 Actieve thermische zonne-energie VLAKKE PLAAT COLLECTOR 25

26 lichtinstraling Actieve thermische zonne-energie VLAKKE PLAAT COLLECTOR warmtestraling zwarte absorberplaat transportvloeistof in buisjes ijzerarm gehard glas isolatie kader & achterwand Vlakke plaatcollector Zen 26

27 Actieve thermische zonne-energie VLAKKE PLAAT COLLECTOR 27

28 Actieve thermische zonne-energie VACUÜMBUISCOLLECTOR Vacuümbuiscollector: heatpipe in vacuümbuis 28

29 Actieve thermische zonne-energie VACUÜMBUISCOLLECTOR 29

30 Actieve thermische zonne-energie VACUÜMBUISCOLLECTOR Pompcirculatie in vacuümbuis 30

31 Actieve thermische zonne-energie VACUÜMBUISCOLLECTOR 31

32 Actieve thermische zonne-energie OPTIMALE OPSTELLING 32

33 Onderdelen o warmtewisselaar o voorraadvat o eventueel naverwarming Werking o temperatuurgelaagdheid Actieve thermische zonne-energie WARMTEOPSLAG 33

34 Actieve thermische zonne-energie NAVERWARMING Naverwarming met apart toestel los van CV: gasgeiser of tweede boiler (gas, elektrisch) 34

35 Actieve thermische zonne-energie NAVERWARMING Naverwarming met CV: via CV-brander of aparte warmtewisselaar (combiketel) 35

36 Actieve thermische zonne-energie SYSTEEM MET GLYCOLVULLING expansievat 2. ontluchter 6 3. terugslagklep 4. elektronische regeling manometer 6. primair circuit 7. pomp 36

37 Actieve thermische zonne-energie SYSTEEM MET TERUGLOOP Systeem overdag: het leegloopvat blijft leeg Systeem bij nacht, vorst, oververhitting: de collector loopt leeg in het leegloopvat 37

38 Actieve thermische zonne-energie TOEPASSINGEN (Sanitair) warm water Zwembadverwarming Ruimteverwarming 38

39 Voor gezin van 3 à 4 personen: Dimensionering o Collector van 3 à 4 m² o 40 à 60 l voorraadvat per m² collectoroppervlakte Dekkingsgraad o 50% totaal energieverbruik voor sanitair warm water o bijvoorbeeld gas: 150 m3, elektriciteit: 1000 kwh Kostprijs Actieve thermische zonne-energie SANITAIR WARM WATER (GEZIN) o 2000 à 4000 euro (excl. Plaatsing) o Plaatsing: ong. 800 euro 39

40 Dimensionering Actieve thermische zonne-energie WARM WATER (BEDRIJF) o Juiste inschatting warmtevraag o Haalbaarheidsstudie o Technische studie Dekkingsgraad o Afhankelijk van dimensionering o 20 à 50% totaal energieverbruik voor sanitair warm water 40

41 Actieve thermische zonne-energie WARM WATER (BEDRIJF) Kostprijs van een thermische zonne-energiesysteem (dekkingsgraad 30%) in functie van het warmwaterverbruik in het gebouw gemiddeld verbruik in l/j (water op 60 C) collectoroppervlakte in m² kostprijs in euro (excl. subsidies en BTW) kostprijs bespaarde brandstof in eurocent/kwh (excl. subsidies en BTW) , , , , , ,81 41

42 Systeem Actieve thermische zonne-energie RUIMTEVERWARMING o Combinatie warm water-ruimteverwarming Dimensionering woningverwarming o Collector van min. 10 à 15 m² o Buffervat van 500 à 1000 l Dekkingsgraad o Max. 15 à 25% totale warmtevraag Kostprijs o Hoog in vergelijking met opbrengst 42

43 Systeem Actieve thermische zonne-energie ZWEMBADVERWARMING o Onafgedekte collectoren o Geen naverwarming o Zwembadwater rechtstreeks door de collector Dimensionering o 1/3 à 2/3 zwembadoppervlakte Dekkingsgraad o 100% gedurende zwemseizoen Kostprijs (excl. BTW en plaatsing) o 100 à 150 euro per m² collectoroppervlakte o 500 à 1000 euro pomp en regeling 43

44 beglaasde collector onbedekte collector Actieve thermische zonne-energie ZWEMBADVERWARMING Izen Novem 44

45 Actieve thermische zonne-energie ZWEMBADVERWARMING onbedekte collector, koepelvormige spiraal 45

46 Actieve thermische zonne-energie KWALITEITSGARANTIES Belsolar Beroepsfederatie van leveranciers zonneenergiesystemen Kwaliteitsbevorderend programma thermische zonne-energie o Kwaliteitsregels o Garanties 10 jaar op zonnecollector 5 jaar op boilervat 2 jaar op overige componenten Ledenlijst op 46

47 Actieve thermische zonne-energie STEUNMAATREGELEN Voor particulieren Van de distributienetbeheerders elektriciteit o Min. 625 euro investeringssteun o Voorwaarde: leverancier lid van Belsolar Van de federale overheid o Belastingvermindering: 40% van de investering o Max euro voor de in aanmerking komende werken samen Van de provincie Vlaams Brabant o Min. 625 euro investeringssteun Van sommige gemeenten: 15 à 25% ( ) 47

48 Actieve thermische zonne-energie STEUNMAATREGELEN Voor bedrijven Van de distributienetbeheerders elektriciteit o Min. 625 euro investeringssteun Van de federale overheid o Verhoogde investeringsaftrek: 13,5% Van de Vlaamse overheid o Ecologiepremie o voor KMO: 35% van 30% van de investering o in praktijk dus 10,5% investeringssteun 48

49 Zonneboiler voor sanitair warm water Investering Actieve thermische zonne-energie STEUNMAATREGELEN Eenheid Bestaande woning Meerinvesteringskost incl. BTW euro Subsidie netbeheerder euro -625 Subsidie prov. Vlaams Brabant euro -625 Belastingsaftrek euro Subsidie gemeente euro 0 Netto kost euro +470 Energiebesparing Jaarlijkse energiebesparing kwh 1500 Jaarlijkse kostenbesparing euro / jaar Terugverdientijd jaar 3 à 5 jaar Terugverdientijd van een zonneboiler - bruto kost: 3800 incl. installatie, excl. BTW; - vermeden kost klassieke installatie: 1300 excl. BTW; - naverwarming: elektrische boiler of gas 49

50 Actieve thermische zonne-energie INTEGRATIE IN GEBOUWEN Draagstructuur op plat dak 50

51 Actieve thermische zonne-energie INTEGRATIE IN GEBOUWEN Draagstructuur op hellend dak 51

52 Actieve thermische zonne-energie INTEGRATIE IN GEBOUWEN Integratie in hellend dak 52

53 Actieve thermische zonne-energie VOORBEELDEN 53

54 Actieve thermische zonne-energie VOORBEELDPROJECT: ONS ERF 54

55 Actieve thermische zonne-energie VOORBEELDPROJECT: ONS ERF Provinciaal Dienstverleningscentrum Ons Erf, Brugge Vervanging bestaande installatie warm water Dagelijkse behoeft aan warm water op 50 C: 6000 l (sanitair warm water en therapeutische baden) Zonneboiler o Dekkingsgraad 50% o 115 m² collectoren o 4 buffervaten van 1223 l o Naverwarmingsboiler 1000 liter o Naverwarming gasgestookte ketel Jaarlijkse besparing van kwh 55

56 Actieve thermische zonne-energie MARKTGROEI IN VLAANDEREN m²/aantal oppervlakte aantal Jaarlijkse marktgroei zonthermische installaties in Vlaanderen (in oppervlakte en aantal) 56

57 57

58 Fotovoltaïsche zonne-energie (PV) PRINCIPE Rechtstreekse omzetting van zonlicht in elektriciteit Toepassingen kleinschalig: horloge, tuinlamp, verkeersbord grootschalig: woning, dorp, centrale 58

59 Kristallijn silicium zonnecel PV-technologie ZONNECEL: WERKING invallend licht wekt extra geladen deeltjes op inwendige scheidingslaag ( p-n-junction ) houdt tegengestelde ladingen uit elkaar. bruikbare spanning/stroom door externe verbinding van metalen voor- en achtercontact achtercontact invallend licht voorcontact ( vingers ) n-type silicium p-n-junction p-type silicium 59

60 PV-technologie ZONNECEL: MATERIAAL Kristallijn silicium o monokristallijn hoogste rendement, diep zwartblauw o polykristallijn lager rendement, blauw geaderd Amorf silicium o lager rendement (helft van monosi) o goedkopere productie Andere dunne film cellen o microkristallijn dunnefilm Si o CdTe, CuInSe2, polymeer 60

61 PV-technologie PV-CEL, MODULE, SYSTEEM Bron: Viessmann Mediaservice CD-Bilddatenbank zonnecel zonnepaneel PV-systeem (PV-module) Afmeting 12,5 x 12,5 cm Dikte 0,3 mm Vermogen 13 mw/cm 2 Vermogen per cel: > 2 Wp Afmeting bvb. 120 x 80 cm Dikte 6 mm + kader Vermogen W/m 2 Spanning ± 26 V DC 61

62 PV-technologie PV-MODULES: SOORTEN Dichte PV-modules: o voorkant: glas o achterkant: dichte kunststof Transparante PV-modules: voorkant: glas achterkant: glas (ook dubbel) 62

63 diverse tinten, diverse formaten PV-technologie PV-MODULES: FORMATEN 63

64 rendement o PV-opbrengst RENDEMENT EN VERMOGEN ± 14 % voor commerciële kristallijn silicium cel piekvermogen o 1 cel van 10 x 10 cm : 1,4 Watt piekvermogen (afgekort tot Wp) o 1 module van 1m 2 heeft ongeveer 120 Wp piekvermogen opbrengst o systeemrendement ligt lager dan celrendement o Vlaanderen: 100 kwh per m2 per jaar (poly Si) 64

65 PV-opbrengst PV-SYSTEEM OP PRIVATE WONING 1 kwp = 1 kilowattpiek PV-module connectiedoos invertor meterkast elektriciteitsnet o oppervlakte: 8 m 2 o gemiddelde opbrengst: ± 850 kwh/kwp.jaar o of: 100 kwh/m 2 o kostprijs: ± 7500 euro (incl. btw, installatie,randapparatuur) subsidies: zie verder gemiddeld verbruik o per gezin = 4000 kwh o 100% = 5 kwp = 40 m 2 65

66 PV-opbrengst INVLOED HELLING EN ORIENTATIE Ruime zone met bijna optimale jaarlijkse opbrengst (5% verlies): - helling tussen 20 en 60 - oriëntatie tussen ZW en ZO 2 k oe 0º sh 6 ng lli he 0º 95% Max. jaarlijkse instraling Ukkel 1083 kwh/m2 - azimuth -2º (ongeveer zuid) - hellingshoek t.o.v. hor. vlak: 35º bron: 3E 66

67 Toepassingen van PV NETGEKOPPELDE PV-SYSTEMEN PV-modules + structuur + bekabeling + omvormer + netkoppeling fotovoltaïsche centrale > 100 kwp grote oppervlakte opstelling in rijen evt. zonnevolgsysteem woning kantoor / bedrijf van 1 tot > 2000 kwp decentrale opstelling gevel, dak, zonwering best gebouwintegratie overkappingen andere structuren perrondak zwembad parkingdak 67

68 Fotovoltaïsche AUTONOME zonne-energie PV-SYSTEMEN (PV) AUTONOME PV-SYSTEMEN overzicht PV-modules + structuur + bekabeling + laadregelaar + batterijen afgelegen gebieden straatverlichting afgelegen dorpen afgelegen woningen koeling (vaccins) autonome industriële systemen telecommunicatie signalisatie beveiligingssystemen milieumetingen huishoudelijke toepassingen tuinlamp batterijlader horloge rekenmachine 68

69 Steunmaatregelen per kwh GROENESTROOMCERTICIFATEN Groene stroomcertificaten voor PV o vanaf 1/1/2006: vaste prijs voor PV = 45 cent/kwh o per geproduceerde schijf van 1000 kwh o te betalen door de netbeheerder, niet door VREG o wel dossier indienen bij VREG ter erkenning o garantie voor 20 jaar vanaf opstart PV-systeem o niet voor PV-systemen opgesteld voor 1 jan hebben al minstens 50% subsidie ontvangen GSC van 15 ct/kwh vanwege ELIA, via VREG vaste prijs gegarandeerd over 10 jaar vanaf opstart o GSC-kost doorgerekend via heffing naar klanten 69

70 Steunmaatregelen voor particulieren 1. TARIFAIRE STEUN Groene stroomcertificaten o 45 cent/kwh o aflezing via geijkte meter Terugleververgoeding voor PV o de kwh-meter mag terugdraaien tot 10 kw AC-vermogen van de omvormer, dus ± 12 kwp PV (VREG, Technisch Regl. Distributie Vlaanderen) o vergoeding aan dagtarief = ±15-17 cent/kwh o onder 0 = complicatie: geen vergoeding, soms foute facturatie, leverancier niet geïnteresseerd Totale terugleververgoeding: > 0,60 eur/kwh 70

71 Vlaams Gewest Steunmaatregelen voor particulieren 2. SUBSIDIES o investeringssteun: 10% (2005: 50%) o maximum vermogen: 3 kwp (2005: 2,4 kwp) o maximum kost per kwp: 7000 euro excl. btw Sommige gemeenten o o 15 25% steun met bovengrenzen van 500 tot 1000 euro 71

72 Steunmaatregelen voor particulieren 3. FISCALE STEUN Federale belastingvermindering o 40% van de investering o Max euro voor de in aanmerking komende werken samen Aftrek van hypotheeklasten (lening vanaf 1/2005) o niet voor PV afzonderlijk, alleen als deel van hypothecaire lening o afhankelijk van uitputting van aftrekpotje: bij grote leningen (nieuwbouw) geen extra aftrek voor PV o wel bij beperkte renovatielening: deel toewijzen aan PV, gedurende 10 jaar. 72

73 Totale subsidie [%] 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Steunmaatregelen voor particulieren TOTALE INVESTERINGSSTEUN subsidie gemeente 500 euro belastingaftrek 1280 euro subsidie Vlaams Gewest Opgesteld PV-vermogen [kwp] Totale werkelijke steun voor PV, in % van de investering 73

74 Steunmaatregelen voor particulieren FINANCIËLE ANALYSE Eenheid Verbouwing Nieuwbouw Vermogen van PV-systeem kwp 1 1 Inkomsten Jaarlijkse energieproductie: kwh / kwp Jaarlijkse inkomsten (aan 0,6 euro/kwh) euro / jaar UItgaven Investeringskost excl. BTW euro BTW % 6% 21% Investering incl. BTW euro Subsidie Vlaams Gewest 10% euro Belastingaftrek (maximaal bedrag). euro Netto kost euro Terugverdientijd jaar Eenvoudige berekening van de terugverdientijd van 1 kwp bij particulier 74

75 Steunmaatregelen voor particulieren PARTICULIER, NIEUWBOUW, LENING [euro] Bruto last Baten Belastingsv ermindering Totaal=Netto Contante Waarde lening = baten PARTICULIER VOORWAARDEN project: nieuwbouw subsidie gemeente: geen vermogen: 2 kwp discontovoet: 0% betaling: lening 20 j. 4% teruglevertarief 60 cent/kwh 75

76 1. Tarifaire steun (vanaf 2006) Steunmaatregelen voor bedrijven OVERZICHT o Groenestroomcertificaten: 45 cent/kwh over 20 jaar o Terugdraaiende meter: tot 10 kw, afh. van contract 2. Investeringssteun (Vlaamse overheid) o Ecologiesteun o KMO s: 35% van 70% van de investering = 24,5% o mogelijke verhoging via (milieu)certificatie tot 28% 3. Fiscale steun (federale overheid) o Verhoogde investeringsaftrek (13,5%) o op belastbare winst = in praktijk ongeveer 5% netto 76

77 Gebouwintegratie van PV MOGELIJKHEDEN integratie op diverse types gebouwen o woningen en kantoren o tertiaire sector (bvb. ziekenhuis) o industrie integratie in diverse delen o hellend dak o plat dak o lichtstraat, atrium o gevel o zonnewering integratie op andere structuren 77

78 Gebouwintegratie van PV HELLEND DAK Pannendak: opbouw dakhaken metalen structuur 78

79 Gebouwintegratie van PV HELLEND DAK Pannendak: inbouw o prefabelementen o serreprofielen Batech kantoor, Malle 79

80 Gebouwintegratie van PV HELLEND DAK Leiendak: opbouw o dakhaken o metalen structuur 80

81 Gebouwintegratie van PV HELLEND DAK Leiendak: inbouw speciale panelen op maat van leien Woning, Merchtem (Asse) 81

82 Gebouwintegratie van PV SEMITRANSPARENT DAK Lichtstraat licht tussen cellen schaduwpatroon op serreprofielen ook met dubbel glas Kantoor Turbowinds, Overijse 82

83 Gebouwintegratie van PV SEMITRANSPARENT DAK Floriade, NL 83

84 Gebouwintegratie van PV PLAT DAK Diverse systemen prefab steunen zware voet / aparte ballast Horizontale PV-panelen Ecofys, Utrecht, NL 84

85 Gebouwintegratie van PV GEVEL School Venendaal, NL Bayerische Landesbank, München 85

86 Gebouwintegratie van PV SEMITRANSPARANTE PV-GEVEL imec Bibliotheek Mataró, Barcelona (Spanje) binnenzicht zuidgevel 86

87 IMEC, Leuven Gebouwintegratie van PV VASTE ZONNEWERING 87

88 Gebouwintegratie van PV BEWEEGBARE ZONNEWERING Universiteit Erlangen (D), onderzoekslabo biologie Foto: W. Murr Solon AG 88

89 opgesteld PV-vermogen [kwp] PV-markt MARKTGROEI IN VLAANDEREN juni 2005 PV marktgroei Vlaanderen bron: ANRE, Belsolar 376 kwp cumulatief kwp jaarlijks 89

90 90