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IEA SHC Task SHIP #3

IEA SHC Task SHIP #3 – Solar Heat in Industrial Processes

Projektbeschreibung

Trotz vieler nationaler und internationaler Initiativen im Bereich solarer Prozesswärme und sehr vieler technologischer Fortschritte liegt das Wachstum des Marktvolumens weit unter den Erwar-tungen: Weltweit sehen wir weniger als 1.000 SHIP-Installationen.
Andererseits wird das Potenzial für Solarwärmeanlagen, die die Industrie mit Wärme versorgen, nach wie vor als relevant angesehen: In der Größenordnung von 2% bis 4% des gesamten industri-ellen Wärmebedarfs eines mitteleuropäischen Landes kann der Wärmebedarf realistischerweise durch Solartechnologien gedeckt werden. SHIP kann einen erheblichen Beitrag zur CO2-Reduktion leisten. Die Frage ist, welche Schritte dazu notwendig sind um dieses Potenzial freizusetzen.

Das Hauptziel des Tasks ist die Rolle von SHIP-Anlagen als Einzelsystem und in Integrierten Energie-systemen zu identifizieren, zu verifizieren und zu fördern. Anstatt sich auf die Komponentenent-wicklung zu konzentrieren, wird das Gesamtsystem (Solaranlage) bei Prozesstemperaturen von knapp über der Umgebungstemperatur bis zu ca. 400°C-500°C betrachtet.
Offene Forschungsfragen sind die Standardisierung von Integrationsverfahren auf Prozess- und Versorgungsebene und die Kombination mit anderen effizienten Wärmeversorgungstechnologien wie Blockheizkraftwerken, Wärmepumpen oder Power-to-Wärme. Die Integration der Solarener-gie in ein hybrides Energieversorgungssystem muss durch ein optimiertes Energiespeicherma-nagement unter Berücksichtigung verschiedener thermischer Speichertechnologien abgeschlossen werden. Auf dieser Grundlage kann die Solarenergie zu einem zuverlässigen Bestandteil der zu-künftigen industriellen Wärmeversorgung in industriellen Systemen werden.

Wichtige Ergebnisse aus dem vorliegenden Task SHIP #3 werden sein:

 Erstellung einer Dimensionierungs- und Integrations-Richtlinie für SHIP und Integrierte Energiesysteme
 Entwicklung von Integrations- und Systemkonzepte für SHIP und Integrierte Energiesyste-me. Festlegung von Auslegungs- und Dimensionierungsregeln für Teilkomponenten und Gesamtsystem für SHIP im Integrierten Energiesystem. Bewertung der Systemkonzepte mittels technologieübergreifende System-KPIs.
 Erstellung einer Richtlinie für die Marktdurchdringung für SHIP und Integrierte Energiesys-teme
 Förderung des LCOH-Ansatzes bei der Investitionsbewertung von SHIP.
 Förderungen von Innovationen von SHIP in der internationalen Forschungsgemeinschaft.
 Darstellung von Finanzierungskonzepte und Finanzierungsmodelle die auf die besonderen Rahmenbedingungen von SHIP zugeschnitten sind.
 Maßgeschneiderte Marketingpakete für die verschiedene Interessengruppen.

Abstract

Despite many national and international initiatives in the field of solar process heat and a great deal of technological progress, growth in market volume is far below expectations: We see fewer than 1,000 SHIP installations worldwide.
On the other hand, the potential for solar heating systems that supply industry with heat is still regarded as relevant: Around 2% to 4% of the total industrial heat demand of a Central European country can realistically be covered by solar thermal technologies. SHIP can make a significant con-tribution to CO2 reduction. The question is what steps are necessary to release this potential.

The main objective of the task is to identify, verify and promote the role of SHIP systems as indi-vidual systems and in integrated energy systems. Instead of concentrating on component devel-opment, the overall system will be considered at process temperatures from just above the ambi-ent temperature up to approx. 400°C-500°C. The system will be designed as an integrated energy system.
Open research questions are the standardisation of integration processes at the process and sup-ply levels and the combination with other efficient heat supply technologies such as CHP, heat pumps or power-to-heat. The integration of solar energy into a hybrid energy supply system must be completed by optimized energy storage management taking into account various thermal stor-age technologies. On this basis, solar energy can become a reliable component of the future indus-trial heat supply in industrial systems.

Important results from the present task SHIP #3 will be:

 Preparation of a Dimensioning and Integration Guideline for SHIP and Integrated Energy Systems
 Development of integration and system concepts for SHIP and integrated energy systems. Definition of design and dimensioning rules for subcomponents and overall system for SHIP in the integrated energy system. Evaluation of the system concepts by means of cross-technology system KPIs.
 Development of a guideline for the market penetration of SHIP and integrated energy sys-tems.
 Promotion of the LCOH approach in the investment evaluation of SHIP.
 Promotion of SHIP innovations in the international research community.
 Presentation of financing concepts and financing models that are tailored to the special framework conditions of SHIP.
 Tailor-made marketing packages for the various interest groups.

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