Mit Teil 1 des Projekts „ReSoTech“ wurden aktuelle Endkundenpreise für Solarthermieanlagen erhoben und Strategien für eine Reduktion der Kosten dieser Anlagen untersucht. Der Einfluss verschiedener technischer Massnahmen auf die Investitionskosten und die Kosten während der Nutzungsdauer wurden beispielhaft für eine Referenzanlage zur solarthermischen Warmwasserbereitung in einem bestehenden Mehrfamilienhaus (MFH) quantifiziert. Für die geplanten Arbeiten im zweiten Projektteil wurden in Rücksprache mit einer Begleitgruppe erfolgversprechende technische Massnahmen ausgewählt, deren Realisierbarkeit in Konzeptstudien und mit Prototypen aufgezeigt werden soll.

Gemäss Markterhebung liegen die Kosten für eine typische Warmwasser-Solaranlage für Einfamilienhäuser (EFH) ohne Anrechnung des Boilers bei durchschnittlich 13‘600 Fr. (mit Subventionen: 10‘600 Fr.). Die spezifischen Kosten pro m² Kollektorfläche liegen bei 2‘470 Fr. (1‘922 Fr.). Bei Warmwasser-Solaranlagen für MFH liegen die spezifischen Kosten bei durchschnittlich 1‘690 Fr./m² (1‘202 Fr./m²), die absoluten Kosten schwanken stark entsprechend der Anlagengrösse. Der Anteil der Arbeitskosten an den gesamten Investitionskosten liegt bei den EFH bei 50 %. Bei den MFH ist der Anteil mit 41 % kleiner.

In der betrachteten Referenzanlage für solare Warmwasservorwärmung in bestehenden MFH (Erdgas-Solarthermie mit Auslegung gemäss Standardlösung 1 der MuKEn 2014 Teil F) betragen die Energieträgervermeidungskosten 13 Rp./kWh (mit Subventionen 10 Rp./kWh). Für das Gesamtsystem Erdgas-Solarthermie ergeben sich Wärmegestehungskosten von 19 Rp./kWh. Diese Wärmegestehungskosten liegen unter denjenigen einer Auslegung der Standardlösung 7 (Kombination Photovoltaik und Wärmepumpe für Warmwasser) gemäss MuKEn 2014, welche bei 22 Rp./kWh liegen.

Mit technischen Massnahmen bei der Referenzanlage können die Investitionskosten gesamthaft um 20 % und die Energieträgervermeidungskosten um 25 % reduziert werden. Die Energieträgervermeidungskosten liegen dann bei 9 Rp./kWh und sind damit in der Höhe aktueller Erdgaspreise für Haushalte. Diese maximale Kostenreduktion mit technischen Massnahmen wird mit einem Wasser-Drainback-System mit kubischem Kunststoffspeicher und Kunststoffrohren erreicht. Mit Einbezug weiterer nicht-technischer Reduktionsmassnahmen, welche v.a. durch eine bessere Koordination bei der Installation umgesetzt werden müssten, können die Kosten um insgesamt 35 % (Investition) respektive 39 % (Vermeidungskosten) gesenkt werden.

Résumé

Lors de cette première partie du projet « ReSoTech », les prix actuels détaillés des installations solaires thermiques ont été relevés et des stratégies visant à réduire les coûts de ces systèmes ont été analysées. Les effets de différentes mesures techniques sur les investissements et les coûts d’exploitation durant la durée d’utilisation ont quant à eux été quantifiés sur la base d’une installation solaire thermique de production d’eau chaude pour un immeuble collectif (IC) existant. Pour la seconde partie du projet et en consultation avec un groupe d’accompagnement, les mesures techniques les plus prometteuses ont été sélectionnées. Leurs faisabilités seront démontrées à l’aide d’études conceptuelles et de prototypes.

Selon une étude de marché, le coût d’une installation solaire de production d’eau chaude typique pour une maison familiale (MF) hors prix du boiler est de 13'600 Fr. (avec subvention : 10'600 Fr). Le coût spécifique par m² de collecteur thermique s’élève alors à 2'470 Fr. (1‘922 Fr.). Pour une installation destinée à un IC, ce prix spécifique n’étant en moyenne que de 1'690 Fr./m² (1‘202 Fr./m²), l’investissement absolu varie considérablement en fonction de la taille de l’installation. Dans le cadre d’une MF, la proportion des frais de main-d’oeuvre représente 50% de l’investissement total. Cette proportion passe à 41% pour un IC.

Dans l’installation de référence considérée, le coût d’évitement (surcoût engendré par l’abandon d’une source d’énergie au profit d’une autre) pour le préchauffage de l’eau sanitaire de l’IC existant (conformément au modèle standard 1 proposé par le MoPEC 2014 partie F) est de 13 ct./kWh (réduit à 10 ct./kWh avec une subvention). Pour le système dans sa totalité (Gaz-Solaire thermique combiné), le coût de la chaleur utile est de 19 ct./kWh. Ce prix est alors inférieur à celui de la solution standard 7 présenté par le MoPEC 2014 (pompe à chaleur couplée à des panneaux photovoltaïques) qui est de 22 ct./kWh.

Avec ces mesures techniques appliquées à l’installation de référence, l’investissement global peut être diminué de 20% et le coût d’évitement peut quant à lui être réduit de 25%. Ce dernier est alors de 9 ct./kWh et est équivalent au prix actuel du gaz naturel pour les ménages. Cette diminution maximale de coût est possible par l’utilisation d’un système de type «drain-back » muni d’un accumulateur cubique en plastique et de tuyaux en plastique. En prenant en compte aussi des mesures de réduction non-techniques supplémentaires, en particulier par la mise en place d’une meilleure coordination lors du montage, les coûts d’investissement et de l’évitement peuvent être réduits respectivement de 35% et de 39%.

Summary

In Part 1 of the project „ReSoTech” current retail prices of solar thermal systems were collected and strategies for reducing the costs of these systems were analysed. The effects of different technological measures for the reduction of investment costs and of the costs during the use phase were quantified. This quantification was exemplarily done for a reference system for solar thermal warm water preparation in existing multifamily houses (MFH). For the planned second project phase, promising technological measures were selected by including the view of an advisory group. The feasibility of these measures will be demonstrated in concept studies and with prototypes.

According to the conducted market survey, the costs of a typical solar thermal warm water system for a single family house (SFH) are at 13’600 Fr. on average (with subsidies: 10’600 Fr.) without taking the storage tank into consideration. The specific costs per m² collector area are around 2’470 Fr (1‘922 Fr.). The specific costs for solar thermal systems in MFH are at 1’690 Fr./m² (1‘202 Fr./m²). The absolute costs for the systems in MFH scatter largely due to considerable differences of system sizes. The share of the labour costs in the total investment costs is 50 % for SFH and 41 % for MFH.

The costs for substituting fossil energy with the analysed reference system for solar thermal warm water preparation in MFH amounts to 13 ct./kWh (with subsidies: 10 ct./kWh), if the system is sized as solar-gas-system according to the standard solution No. 1 of MuKEn 2014 Part F. For the overall system, the heat generation costs are at 19 ct./kWh which is below the heat generation costs of 22 ct./kWh of standard solution No. 7 (combination of photovoltaic and heat pump).

By means of technical measures, the investment costs of the reference system can be reduced by 20 % and the costs for substituting fossil energy by 25 %. In particular, the costs for fossil energy substitution amount to 9 ct./kWh and hence lie in the range of current prices for natural gas in households. This maximum cost reduction by technical measures can be realized in a water-drainback system with cubic plastic storage tank and plastic piping. By also including non-technical measures of cost reduction, mainly related to a better coordination of the installation procedure, a total reduction of 35 % (investment costs) and 39 % (costs of fossil energy substitution) can be achieved.