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Publication
Sol-Ind Swiss: Solare Prozesswärme in der Schweiz
Ziel der Studie Sol-Ind Swiss ist es das Potential für solare Prozesswärme in der Schweiz zu eruieren. Als erstes wurde eine Marktanalyse durchgeführt (siehe „Sol-Ind Swiss Project, Phase 1a: Market Analysis“). Dazu wurden zunächst Branchen identifiziert, die für die Anwendung von konventionellen solarthermischen Systemen für Prozesswärme in Frage kommen (Temperaturen unter 100°C):
- Lebensmittel
- Textil/ Bekleidung
- Papier
- Chemie/Pharmaindustrie
Als nächstes wurde eine Industrieumfrage in diesen Branchen durchgeführt. Aufgrund der benötigten Temperaturniveaus scheint sich die Einbindung von Solarwärme vor allem bei den Umfrageteilnehmern aus den Sektoren Lebensmittel, Textil und Chemie/Pharmaindustrie zu lohnen (Die Umfrageteilnehmer aus der Papierindustrie benötigen hohe Temperaturen nahe an 100°C, was die Integration konventioneller Solarthermie-Systeme erschwert). Die Mehrheit der Unternehmen, sprich 38 %, forderte bei erneuerbaren Wärmeerzeugern eine Amortisationszeit von weniger als fünf Jahren. Gemäss Umfrage gaben 37 % der Teilnehmer an den Einsatz von Solarthermie geprüft, aber nicht umgesetzt zu haben.
Aus den teilnehmenden Unternehmen wurden drei ausgewählt für die jeweils eine technische-wirtschaftliche Fallstudie gemacht wurde:
- Ein Textilunternehmen im Kanton St. Gallen könnte sehr von einer solarthermischen Anlage profitieren, da ein hoher Wärmeverbrauch in Form von Warmwasser benötigt wird. Leider verfügt die Firma über zu wenig geeigneter Dachfläche. Die Fallstudie kommt daher auf einen jährlichen Solardeckungsgrad von max. 4% und Wärmegestehungskosten zwischen 0.10 CHF/ kWh (50°C) und 0.20 CHF/kWh (90°C) bei einer Laufzeit von 25 Jahren.
- Ein Pharmaunternehmen im Kanton Waadt könnte Solarthermie zur Wärmebereitstellung für einen mehrstufigen Wirbelschichttrocknungsprozess verwenden. Das Unternehmen verfügt über eine geeignete Dachfläche direkt auf dem Gebäude des betrachteten Prozesses. In der Fallstudie wurde die Solarthermie zur Luftvorwärmung in den Trocknungsprozess eingebunden. Es konnten Wärmegestehungskosten zwischen 0.09 CHF/kWh und 0.10 CHF/ kWh (25 Jahre Laufzeit) ermittelt werden bei einer Einsparung von 119 bis 155 t CO2 Emissionen.
- Bei einem Pharmaunternehmen im Kanton Freiburg wurde untersucht wie Solarthermie zur Vorwärmung in einem Chemischen Prozess eingebunden werden könnte. Auf den Gebäudedächern fand sich keine geeignete Fläche für die Installation von Kollektoren, jedoch konnte die Anlage auf einer zum Areal gehörenden Freifläche geplant werden. Der Preis pro kWh variiert bei einer Laufzeit von 25 Jahren ohne Subvention zwischen 0.08 und 0.13 CHF/kWh.
Schliesslich wurde im Rahmen der Studie ein einfaches Excel-tool entwickelt, mit dessen Hilfe Industrieunternehmen schnell und einfach ermitteln können, ob sich für sie der Einsatz von Solarthermie für ihre Wärmebedürfnisse lohnt. Das Tool kann auf den Webseiten von Swissolar, Lesbat und SPF auf Deutsch, Französisch und Englisch heruntergeladen werden.
Résumé
Le projet Sol-Ind Suisse a pour but de déterminer le potentiel de la chaleur solaire pour subvenir aux besoins des procédés de production dans l’industrie en Suisse. Comme première étape, une analyse de marché (voir „Sol-Ind Swiss Project, Phase 1a: Market Analysis“) a permis d’identifier un potentiel de 12.1 PJ, correspondant à 8% de la consommation d’énergie finale de l’industrie Suisse. Ce potentiel théorique correspond à la demande de chaleur à basse température (<100°C) pouvant être couverte par les systèmes solaire thermiques conventionnels. Les secteurs industriels les plus prometteurs pour l’intégration de ces systèmes solaires ont également été identifiés:
- Alimentation
- Textile
- Papier
- Chimie/Pharmacie
Ensuite, un sondage a été réalisé auprès de ces 4 secteurs de l'industrie. En raison des niveaux de température requis, l'intégration de la chaleur solaire semble particulièrement intéressante pour les participants de l'enquête provenant des secteurs alimentaire, textile et chimique/pharmaceutique (l’industrie papetière nécessite apparemment des niveaux de température plus élevé rendant difficile l’intégration des systèmes solaires thermiques conventionnels). La plupart des entreprises, soit 38 %, exigeaient une période de remboursement de moins de cinq ans pour les installations de production de chaleur renouvelable. Plusieurs entreprises (37%) avaient déjà examiné l'utilisation de l'énergie solaire thermique, mais ne l'avaient pas mise en oeuvre.
Trois des entreprises participantes ont été sélectionnées pour une étude de faisabilité technico-économique :
- Une entreprise textile du canton de Saint-Gall pourrait tirer un grand profit d'une installation solaire thermique, car une grande consommation de chaleur sous forme d'eau chaude est nécessaire. Malheureusement, l'entreprise ne dispose pas d'une surface de toiture suffisante. L'étude de cas aboutit donc à une couverture solaire annuelle maximale de 4% et à des coûts de production de la chaleur solaire entre 0,10 CHF/kWh (50°C) et 0,20 CHF/kWh (90°C) pour une durée d'exploitation de 25 ans.
- Une entreprise pharmaceutique du canton de Vaud pourrait utiliser l'énergie solaire thermique pour un procédé de séchage en lit fluidisé à plusieurs étapes. L'entreprise dispose d'une surface de toiture adaptée directement sur le bâtiment du procédé considéré. Dans l'étude de cas, le système solaire thermique a été intégré dans le processus de séchage pour le préchauffage de l'air. Les coûts de production de la chaleur solaire produite sont compris entre 0,09 CHF/kWh et 0,10 CHF/kWh (25 ans d'exploitation ; sans subvention) et l’économie de CO₂ réalisée entre 119 et 155 t CO₂ équivalent par an.
- Dans une entreprise pharmaceutique du canton de Fribourg, il a été étudié comment l'énergie solaire thermique pouvait être intégrée dans un procédé chimique de préchauffage. Il n'y avait pas de surface appropriée pour l'installation de capteurs sur les toits des bâtiments, mais le système pouvait être planifié pour être installé au sol sur un terrain appartenant à l’entreprise et situé au plus près des consommateurs. Le prix du kWh produit par le système solaire varie entre 0,08 et 0,13 CHF/kWh (25 ans d’exploitation ; sans subvention) et l’économie de CO₂ engendrée par le système entre 166 et 235 t CO2₂ équivalent par an.
Finalement, un outil Excel simple a été mis au point pour permettre aux entreprises industrielles de déterminer rapidement et facilement s'il vaut la peine d'utiliser le solaire thermique pour leurs besoins de chaleur industrielle. L'outil peut être téléchargé sur les sites Internet de Swissolar, Lesbat et SPF en allemand, français et anglais.