Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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In diesem Projekt geht es um die Überwachung und Optimierung der Leistung einer solarthermischen Anlage von etwa 800 m2, die an ein Fernwärmenetz in Genf gekoppelt ist. Die Anlage besteht aus thermischen Solarkollektoren der Schweizer Firma TVP Solar. Diese Flachkollektoren haben die Besonderheit, dass sie mit einem Hochvakuum isoliert sind. Diese Anlage ist die größte solarthermische Anlage, die mit einem CàD in der Schweiz gekoppelt ist. Darüber hinaus interessiert sich dieses Projekt auch dafür, den ökologischen Fußabdruck der von dieser Anlage eingespeisten Solarwärme zu bewerten (Klimawandel, graue Energie, etc.).
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Kurzbeschreibung
(Englisch)
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This project proposes to monitor and optimize the performance of a solar thermal installation of about 800m2 coupled to a district heating network (DHC) located in Geneva. This installation consists of solar thermal collectors from the Swiss company TVP Solar. These flat plate collectors have the particularity of being insulated by a high vacuum. This installation represents the largest solar thermal installation coupled to a CàD in Switzerland. In addition, this project is also interested in evaluating the environmental footprint of the solar heat injected by this installation (climate change, grey energy, etc.).
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Kurzbeschreibung
(Französisch)
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Ce projet propose de monitorer et d’optimiser les performances d’une installation solaire thermique d’environ 800m2 couplée à un réseau de chauffage à distance (CàD) localisé à Genève. Cette installation est constituée de collecteurs solaires thermiques de la société Suisse TVP Solar. Ces collecteurs plans ont la particularité d’être isolés par un vide poussé. Cette installation représente la plus grande installation solaire thermique couplée à un CàD en Suisse. En outre, ce projet s’intéresse aussi à évaluer l’empreinte environnementale de la chaleur solaire injectée par cette installation (changement climatique, énergie grise, etc.).
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Publikationen / Ergebnisse
(Deutsch)
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Dieser Tätigkeitsbericht fasst die von LESBAT und seinen Partnern (SIG und TVP Solar SA) im Rahmen des P+D-Projekts SOLARCAD II durchgeführten Arbeiten für das Jahr 2021 zusammen. Die Solaranlage SolarCAD II wurde im Dezember 2020 in Betrieb genommen und das Subsystem zur Einspeisung von Solarwärme in das Fernwärmenetz (DHN) wurde Anfang 2021 in Betrieb genommen. Die ersten Kilowattstunden Solarwärme wurden daher im Jahr 2021 eingespeist. In diesem ersten vollen Betriebsjahr konnten die Leistung und Effizienz des Solarfelds und der gesamten Anlage gemessen werden. Im Jahr 2021 hat die Anlage bei einer globalen Einstrahlung auf die Kollektorebene von 1191 MWh 536 MWh Wärme in das DHN eingespeist, was einer spezifischen Produktion von 683 kWh/m2/Jahr entspricht. Der jährliche Umwandlungswirkungsgrad von mehr als 45 % und die Jahresproduktivität der Anlage entsprechen den in der Vorprojektphase geplanten Werten von +/- 10 %. Die solarthermische Anlage arbeitet bei einer durchschnittlichen Temperatur von 80°C oder mehr, und der von der Solaranlage erreichte Wirkungsgrad beweist die Effektivität der Technologie von TVP Solar zur Erzeugung von Wärme bei hohen Temperaturen, auch bei geringer Einstrahlung. Die Solaranlage SOLARCAD II wurde am 25. Februar 2021 von Bundesrätin Simonetta Sommaruga in Anwesenheit von SIG-Direktor und Staatsrat Antonio Hodgers offiziell eingeweiht. Die Einweihung bot die Gelegenheit, die Öffentlichkeit über das Projekt und die Möglichkeiten der Solarthermie zu informieren. Das Monitoring-System zur Überwachung der Leistung der Anlage wurde zwischen Ende 2020 und Anfang 2021 in Betrieb genommen. Die Messdaten werden seit Ende Mai 2021 direkt auf den Servern der HEIG-VD archiviert. Die ersten Analysen dieser Daten haben gezeigt, dass einige Sensoren mit großen Unsicherheiten behaftet sind oder nicht wie vorgesehen funktionieren. Dies ist insbesondere bei den End-of-Line-Temperatursensoren der Fall. Auch mit dem Pyranometer wurden Probleme festgestellt. An guten Tagen sind die Messungen jedoch von guter Qualität und stimmen mit den Daten der Wetterstation Cointrin der MeteoSchweiz überein. Bei niedriger Strahlung (Bestrahlungsstärke unter 150 W/m2) treten hingegen erhebliche Messfehler auf. Die Ursache dieses Messfehlers wurde identifiziert und wird derzeit korrigiert. Diese verschiedenen Probleme im Zusammenhang mit der Einrichtung des Überwachungssystems haben zu einer erheblichen Verzögerung des ursprünglichen Zeitplans geführt. Eine Reihe von Aktivitäten, die für 2021 geplant waren, wurden auf 2022 verschoben. Im Jahr 2022 wird die Überwachung der Leistung der Anlage fortgesetzt. Die in den Jahren 2020 und 2021 mit Polysun® und TRNSYS® entwickelten numerischen Modelle der Anlage werden anhand der experimentellen Messungen validiert. Diese validierten Modelle werden verwendet, um mögliche Maßnahmen zur Verbesserung und Optimierung der Produktivität der Solaranlage zu bewerten. Darüber hinaus wird eine Umwelt- und Finanzanalyse der Anlage durchgeführt, und es werden einige mögliche Geschäftsmodelle untersucht und verglichen.
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Publikationen / Ergebnisse
(Englisch)
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This activity report summarizes the work carried out by LESBAT and its partners (SIG and TVP Solar SA) in the framework of the P+D project SOLARCAD II for the year 2021. The solar plant SolarCAD II has been commissioned in December 2020 and the sub-system to inject solar heat into the DHN (District Heating Network) started operating at the beginning of 2021. The first kWhs of solar heat were therefore injected during the year 2021. This first full year of operation has enabled the performance and efficiency of the solar field and the entire installation to be measured. In 2021, against a global irradiation on the collector plane of 1191 MWh, the installation injected 536 MWh of heat into the DHN, which corresponds to a specific production of 683 kWh/m2/year. The annual conversion efficiency of more than 45 % and the annual productivity of the plant are in line with what was planned in the pre-project phase at +/- 10%. The solar thermal installation operates at an average temperature of 80°C or more and the efficiency achieved by the solar installation demonstrates the effectiveness of TVP Solar's technology to produce heat at high temperatures, also at low irradiance. The SOLARCAD II solar plant was officially inaugurated on the 25th February 2021 by Federal Councillor Simonetta Sommaruga in the presence of the Director of SIG and State Councillor Antonio Hodgers. The inauguration was an opportunity to inform the general public about the project and the possibilities offered by the solar thermal technology. The monitoring system for tracking the plant's performance was deployed between the end of 2020 and the beginning of 2021. Measurement data has been archived directly on the HEIG-VD servers since the end of May 2021. The first analyses of this data have revealed that some sensors are affected by large uncertainties or they don't work as foreseen. This is particularly the case with the end-of-line temperature sensors. Problems have also been noted with the pyranometer. Measurements on good days, in fact, are of good quality and in agreement with the data from the Cointrin weather station of MeteoSwiss. On the other hand, when the radiation is low (for irradiance values less than 150 W/m2), significant measurement errors arises. The origin of this measurement error has been identified and is currently being corrected. These various problems related to the deployment of the monitoring system have led to a significant delay in the original schedule. A number of activities planned for 2021 has been rescheduled for 2022. In 2022, the monitoring of the installation's performance will be continued. The numerical models of the installation developed on Polysun® and TRNSYS® in 2020 and 2021 will be validated with the experimental measurements. These validated models will be used to evaluate possible interventions to improve and optimize the productivity of the solar plant. In addition, an environmental and financial analysis of the installation will also be carried out, and a few possible business models will be studied and compared.
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Publikationen / Ergebnisse
(Französisch)
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Le présent rapport d'activités résume les travaux effectués par le LESBAT et ses partenaires (SIG et TVP Solar SA) dans le cadre du projet P+D SOLARCAD II pour l’année 2021. La centrale SolarCAD II a été mise en service en décembre 2020 et l’injection de chaleur solaire dans le CAD a commencé à fonctionner tout début 2021. Les premiers kWh de chaleur ont donc été injectés au cours de l’année 2021. Cette première année de fonctionnement a permis de mesurer les performances et les rendements du champ solaire ainsi que de l’installation complète. En 2021, contre une irradiation globale sur le plan des capteurs de 1191 MWh, l’installation a injecté 536 MWh de chaleur dans le CAD, qui corresponde à une production spécifique de 683 kWh/m2/an. Le rendement de conversion annuel de plus de 45 % et la productivité annuelle de la centrale correspondent à ce qui avait été prévu en phase de préprojet à + / - 10 %. L’installation solaire thermique fonctionne à une température moyenne égale ou supérieure à 80°C. Le rendement atteint par l’installation solaire démontre l’efficacité de la technologie de TVP Solar pour produire de la chaleur à des températures élevées, mais aussi avec des irradiations faibles. L’installation SOLARCAD II a été officiellement inaugurée le 25 février 2021 par Mme la conseillère fédérale Simonetta Sommaruga en présence du directeur des SIG et du conseiller d’état Antonio Hodgers. Cette inauguration a permis de faire connaître ce projet au grand public ainsi que les possibilités offertes par la technologie solaire thermique. Le système de monitoring pour le suivi des performances de la centrale a été déployé entre fin 2020 et début 2021. Les données de senseurs ont été archivées directement sur les serveurs de la HEIG-VD depuis fin mai. Les premières analyses de ces données ont permis d'identifier des pannes ou dysfonctionnements affectant certains senseurs, comme dans le cas des sondes de température installés au bout de rangées solaires. Des problèmes ont aussi été constatés avec le pyranomètre: les mesures lors de belles journées sont de bonne qualité et elles sont en accord avec les mesures de la station météo de Cointrin de MétéoSuisse. Par contre, lorsque le rayonnement est faible (< 150 W/m2), des erreurs de mesure importantes apparaissent. L’origine de ces erreurs de mesure a été identifiée et est en cours de correction. Ces différents problèmes, liés au déploiement du système de monitoring, ont engendré un retard important sur le planning initialement prévu. Un certain nombre d’activités prévues en 2021 a été donc reporté à 2022. En 2022, le suivi des performances de l’installation sera poursuivi. Les modèles numériques de l’installation sur Polysun® et TRNSYS® développés en 2020 et 2021 seront validés avec les mesures expérimentales. Ces modèles validés seront utilisés pour évaluer différentes mesures permettant d’optimiser la productivité du système. En outre, une analyse environnementale et financière de l’installation sera aussi réalisée. Différentes possibilités de business-model seront enfin étudiées et comparées.
Zugehörige Dokumente
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