Masterplan Energie- & Medienversorgung Hönggerberg (EHEZ)

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1 Masterplan Energie- & Medienversorgung Hönggerberg (EHEZ) Präsentation EMPA: "Heizen und Kühlen mit geothermischer Energie" Abteilung Bauten

2 Einführung Ausgangslage Bestehende HEZ deckt heutige Bedürfnisse ab - Sanierung der Heizkessel steht bevor Zukünftig ändern die Bedürfnisse: - Energie- & Medienversorgung auf dem Weg zur Science City - Die energie- & umweltpolitischen Ziele von Bund, Kanton und ETHZ Testplanung Science City: Vorschlag Christiaanse 2

3 Einführung Aufgabenstellung Masterplan Energie- & Medienversorgung Betriebs- und Regelstrategien Konformitätsnachweis Budgetplan 3

4 Einführung Ziel: nachhaltige Energie- und Medienversorgung Hohe Versorgungssicherheit (Energiemix, Redundanz) Attraktive Wirtschaftlichkeit (LCC) Tiefer Schadstoffausstoss Tiefer Primärenergieverbrauch Nutzung von Anergie, Reduktion von Exergie (Qualitäten und Quantität der Energien) CO 2 -Ausstoss Hönggerberg bis 2020 mindestens halbieren 4

5 Einführung Ziel: CO 2 -Ausstoss Hönggerberg mind. halbieren Zielpfad Brennstoffe Reduktion CO 2-25% 2020 CO2-Ausstoss Hönggerberg Tonnen Tonnen Tonnen -40% 5

6 Team Reto Amiet Thomas Gautschi Hans Huber Urs Iten René Müller Wolfgang Seifert Matthias Sulzer Amstein+Walthert Amstein+Walthert / PL Immobilien Betrieb Immobilien Bau Immobilien Bau Immobilien SGU Lauber IWISA / BH Berater 6

7 Systemgrenze Stadt Zürich 7

8 Flächenentwicklung ETH Hönggerberg Flächenentwicklung Science City % m neu Bestand HIT HPS HPL Entw icklung Wohnen Entw icklung Arbeiten 8

9 Strategie Bereitstellung Verteilung Verbrauch Energieversorgung CO 2 -reduzieren Energiebedarf minimieren 9

10 Heizenergiebedarf Heizenergieentwicklung z.b Instandsetzung HIL (gemäss Stratus) 35'000 MWh/a 30'000 25'000 20'000 15'000-33% Wichtigste Massnahme: bauliche Sanierung der Gebäude WRG best. Lüftung Fortluftunterkühlung best. Lüftung Ausbau Niedertemperaturnetz 10'000 5' inkl. Flächenzuwachs Science City 10

11 Kälteenergiebedarf Kälteenergieentwicklung inkl. Flächenzuwachs Science City 16'000 MWh/a 14'000 12'000 10'000 8'000 6'000-29% Wichtigste Massnahmen: Nutzung Freie Kühlung Bauliche Sanierung der Gebäude Heliumverflüssigung Freie Kühlung 4'000 2' z.b Nutzung Freie Kühlung Sofortmassnahme 08 11

12 Elektrische Energie inkl. Flächenzuwachs Science City Stromentwicklung 50'000 MWh/a 45'000 40'000 35'000 30'000 25'000 20' % Wichtigste Massnahme: bauliche Sanierung der Gebäude Nutzung Freie Kühlung Effizienzsteigerung Beleuchtung und Geräte 15'000 10'000 5'

13 Spezifische Energiekennzahlen Entwicklung spezifische Energiewerte 450' % 400' ' % Strom m 2 EBF 300' ' ' ' '000 50' kwh/m 2 a -60% Heizenergie -60% Kälteenergie Entwicklung Fläche spezifischer Heizenergiebedarf spezifischer Strombedarf spezifischer Kälteenergiebedarf Strategie Energiebedarf minimieren 13

14 Strategie Bereitstellung Verteilung Verbrauch Energieversorgung CO 2 -reduzieren Energiebedarf minimieren 14

15 Variante 1: Ersatz Warmwasserkessel NUTZENERGIEBEDARF HEIZUNG in MWh/a TOTAL Erzeugung Feuerung Rauchgaskond. BHKW "Heizenergieentwicklung" Stromproduktion IST (2004) SOLL (2020) Flächenzuwachs berücksichtigt 15

16 Variante 2: Fernwärmeanschluss NUTZENERGIEBEDARF HEIZUNG in MWh/a TOTAL Erzeugung Feuerung Fernwärme BHKW g "Absenkpfad" Stromproduktion IST (2004) SOLL (2020) 16

17 Variante 3: Holzschnitzelheizung NUTZENERGIEBEDARF HEIZUNG in MWh/a TOTAL Erzeugung Feuerung Rauchgaskond. BHKW "Heizenergieentwicklung" Stromproduktion IST (2004) SOLL (2020) 17

18 Variante 4: Erdspeicher/Warmwasserkessel NUTZENERGIEBEDARF in MWh/a TOTAL Erzeugung Feuerung Erdspeicher BHKW "Absenkpfad" Stromproduktion IST (2004) SOLL (2020)

19 Variante 4: Erdspeicher/Warmwasserkessel NUTZENERGIEBEDARF in MWh/a TOTAL Erzeugung Erdspeicher Kältemaschinen freie Kühlung "Absenkpfad" Strombedarf IST (2004) SOLL (2020) 19

20 Variante 5: Tiefengeothermie stromgeführt Geothermie stromgeführt in MWh/a TOTAL Erzeugung Feuerung Absorptionskälte Restwärme BHKW "Absenkpfad" Stromproduktion IST (2004) SOLL (2020) 20

21 Variantenvergleich CO 2 -Emissionen CO 2 Entwicklung der verschiedenen Varianten Variante: Halbierung IST Var. 1, Kap. 9.2: Warmwasserkessel Var. 2, Kap. 9.3: Fernwärme Var. 2a, Kap. 9.3: Fernwärme / GuD Var. 2.1, Kap : Fernwärme / Absorptionskälte Var. 2.2, Kap : Fernwärme / Adsorptionskälte Var. 3, Kap. 9.4: Holzkessel Var. 4a, Kap. 4: Erdspeicher / Warmwasserkessel Var. 4b, Kap. 4: Erdspeicher / Fernwärme Var. 4c, Kap. 4: Erdspeicher / Holzkessel Var. 5, Kap : Geothermie stromgeführt Var. 5, Kap : Geothermie wärmegeführt Tonnen CO 2/a 10% (2000W- Gesellschaft) 21

22 Variantenvergleich Wasserbedarf Wasserverbrauchsentwicklung der verschiedenen Varianten m 3/ a IST Var. 1, Kap. 9.2: Warmwasserkessel Var. 2, Kap. 9.3: Fernwärme Var. 2a, Kap. 9.3: Fernwärme / GuD Var. 2.1, Kap : Fernwärme / Absorptionskälte Var. 2.2, Kap : Fernwärme / Adsorptionskälte Var. 3, Kap. 9.4: Holzkessel Var. 4a, Kap. 4: Erdspeicher / Warmwasserkessel Var. 4b, Kap. 4: Erdspeicher / Fernwärme Var. 4c, Kap. 4: Erdspeicher / Holzkessel Var. 5, Kap : Geothermie stromgeführt Var. 5, Kap : Geothermie wärmegeführt Variante:

23 Variantenvergleich Strombedarf Nutzenergiebilanz Strom nach Konzeptvarianten Variante: EHEZ Strom 2020 Wärme Ab-, Adsorptionskälte 2020 Wärme Erdspeicher 2020 Kälte Erdspeicher IST Var. 1, Kap. 9.2: Warmwasserkessel Var. 2, Kap. 9.3: Fernwärme Var. 2a, Kap. 9.3: Fernwärme / GuD Var. 2.1, Kap : Fernwärme / Absorptionskälte Var. 2.2, Kap : Fernwärme / Adsorptionskälte Var. 3, Kap. 9.4: Holzkessel Var. 4a, Kap. 4: Erdspeicher / Warmwasserkessel Var. 4b, Kap. 4: Erdspeicher / Fernwärme Var. 4c, Kap. 4: Erdspeicher / Holzkessel Var. 5, Kap : Geothermie stromgeführt Var. 5, Kap : Geothermie wärmegeführt GWh/a

24 Wirtschaftlichkeitsberechnung LCC Wirtschaftlichkeit Kennzahlen '000'000 3'000'000 1'000'000-1'000'000 CHF Variante 1 : Erstatz Warmwasserkessel Variante 2: Fernwärmeanschluss Variante 2.1: Fernwärmeanschluss mit Absorption Variante 2.2: Fernwärmeanschluss mit Adsorption Variante 3: Holzschnitzelheizung Variante 4.1: Erdspeicher mit Warmwasserkessel Variante 4.2: Erdspeicher mit Fernwärmeanschluss Variante 4.3: Erdspeicher mit Holzkessel Variante 5.1: Geothermie stromgeführt Variante 5.2: Geothermie wärmegeführt -3'000'000-5'000'000 Variante: '000'000 Kapitalkosten Betriebskosten Energiekosten mittlere Jahreskosten 24

25 Hauptvarianten Fernwärmeanschluss (Variante 2) Dynamisches Erdspeichersystem (Variante 4) Tiefengeothermie (Variante 5) 25

26 Nutzwertanalyse qualitativ Eigenständigkeit Erneuerbare Energien Variante 2: Fernwärmeanschluss / Adsorptionskälte / GUD Variante 4: Erdspeicher und Warmwasserkessel Variante 5: Geothermie stromgeführt Grenzwert CO2 - Emissionen / Feinstaub Verfügbarkeit / Betriebssicherheit Wirtschaftlichkeit: Life Cycle Cost 26

27 Fazit Werden die ökologischen Ziele der ETH Zürich konsequent verfolgt, muss die Energieeffizienz nachhaltig gesteigert werden und die CO 2 - Emissionen bis ins Jahr 2020 um >50 % reduziert werden. Technische Massnahmen zur Effizienzsteigerung und die Umsetzung der definierten Energieentwicklung sind Voraussetzung für ein nachhaltiges Energiekonzept. Die Nutzung eines dynamischen Erdspeichersystems, das modular ab 2009 aufgebaut wird, ist mittel- und langfristig das effizienteste und flexibelste Konzept. Ausserdem setzt es, aus energetischer und wirtschaftlicher Sicht, die Bedürfnisse der ETH Zürich am besten um. 27

28 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 28