Einsatz erneuerbarer Energien im Bad

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1 Einsatz erneuerbarer Energien im Bad Ein Vortrag von Dipl.Ing. Rainer Spurny Magistrat der Stadt Wien MA 44 - Bäder

2 ENERGIE, ENERGIETECHNIK Energie: ist die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten. Einheit: 1Joule (1J = 1kg x 1 m/s_). 3,6 MJ =1 kwh = 860 kcal Energieinhalt (Heizwert) von - 1 kg Heizöl : rund 42 MJ (11,67 kwh) - 1 m_ Erdgas: rund 36 MJ (10,0 kwh ), - 1 kg Holz, lufttrocken: rund 16 MJ (4,5 kwh)

3 ENERGIE, ENERGIETECHNIK Energieaufwand für die Erzeugung von 1kWh elektrischer Energie in einem konventionellen Kraftwerk: - 2,5 kwh Brennstoffwärme - bzw. 0,21 kg Heizöl oder 0,25 m_ Erdgas oder 0,55 kg Holz). Energieaufwand für die Erwärmung von 1 Liter Wasser um 1 C: - 4,2 kj Energieaufwand für die Erwärmung eines Schwimmbeckens (25m x 13m x 1,6m): - 8,5 MWh

4 ENERGIE, ENERGIETECHNIK Weltweite Energieversorgung: - Überwiegend Nutzung der fossilen Energieträger o Erdöl, Kohle und Erdgas (80%) o Kernenergie (6%) o Erneuerbaren Energiequellen Wasserkraft (6%) o Biomasse (vorwiegend Holz, 8%).

5 ENERGIE, ENERGIETECHNIK Tabelle 1: Endenergieverbrauch in Österreich nach Nutzkategorien 2004 in TJ (Quelle: Statistik Austria, Energieagentur) Raumheizung, Klimaanlagen Dampferzeugung Industrieöfen Standmotoren Traktion (Verkehr) Beleuchtung u. EDV Elektrochemische Zwecke Summe Kohle Öl Gas Erneuerbare Fernwärme Elektrische Energie Summe in % des Gesamtendenergieverbauches 29,5 7,6 14,2 13,6 31,8 3,1 0,2 100

6 ENERGIE, ENERGIETECHNIK Bildung der fossilen Energieträger: - vor vielen Millionen Jahren. - Steinkohle vor Mio. Jahren - Braunkohle vor 2,5 bis 65 Mio. Jahren - Erdöl vor 100 bis 500 Mio. Jahren - Erdgas vor 15 bis 600 Mio. Jahren

7 ENERGIE, ENERGIETECHNIK Steigender Energieverbrauch: - führt zwangsläufig zu einer beschleunigten Abnahme der vorhandenen Vorräte an fossiler Energie. Die beschränkte Verfügbarkeit fossiler Energieträger gebietet: - Optimale Nutzung der eingesetzten Energie - Langfristig: Ersatz durch fossiler erneuerbare Energiequellen

8 ENERGIE, ENERGIETECHNIK optimaler Energieeinsatz: - Energieumwandlung im Kraftwerk - Energieumwandlung beim Verbraucher - Energienutzung beim Verbraucher Energieumwandlung im Kraftwerk: - GUD- Kraftwerke - Fernwärme durch Kraft- Wärme- Kopplung Energieumwandlung beim Verbraucher: - Heizkraftwerke - Brennwertgeräte

9 ENERGIE, ENERGIETECHNIK Energienutzung beim Verbraucher - Wärmerückgewinnung - Wirkungsgradoptimierung - Optimierung von HKL- Anlagen - Nachtabsenkung - Konzeptive Gesamtplanung, z.b. lokale Gegebenheiten, wie Konnex Bad Eislaufplatz - Technologie der Wasseraufbereitung - Anordnung und Auslegung von Pumpen - Art der Legionellenprophylaxe, - Wärmedämmung - Beleuchtungskonzept

10 Erneuerbaren Energiequellen: - Jene, die ohne die Ausbeutung der vorhandenen Ressourcen an fossiler Energie und ohne Nutzung der Kernenergie auskommen.

11 Nutzung erneuerbarer Energiequellen: - direkte Nutzung der Sonnenenergie, und zwar o die thermische Nutzung o Photovoltaik - Windenergie - Biomasse - Wasserkraft - Geothermie

12 Sonnenenergie - Von der Sonne senkrecht auf die Erdoberfläche einfallende Strahlung ( Solarkonstante ): 1,37 kw/m_. Thermische Nutzung: - Am weitesten verbreitete thermische Nutzung: über Kollektoren. - Absorbermatten oder Flachkollektoren - Einsatz von Solaranlagen in der Regel gemeinsam mit Pufferspeichern. - Eine weitere Nutzungsmöglichkeit: mittels Parabolspiegeln zur Dampferzeugung zwecks Antrieb einer Dampfturbine, eher selten.

13 Absorbermatten: - Preislich günstig, für Niedrigtemperaturwärme. - Verbindung mit Wärmepumpe: auch höhere Temperaturen. - Kombination mit Wärmepumpe: Arbeitszahl >3 ratsam. - Mittlerer Ertrag in Schwimmbädern: ca. 400 kwh/m_a. - Kosten: ca. 70,- /m_. - Bei rechnerischer Nutzungsdauer von 15 Jahren: ca. 0,012 /kwh.

14 Flachkollektoren: - Flachkollektoren: teurer als Absorbermatten. - höhere Temperaturen. (Stillstandstemperaturen im Bereich von 170 C; sind dann als Dampfkessel zu bewerten). - Mittlerer Ertrag in Schwimmbädern: ca. 600 kwh/m_a. - Kosten: ca. 280,- bis 600,- /m_. - Bei rechnerischer Nutzungsdauer von 20 Jahren: ca. 0,023 bis 0,050 /kwh.

15 Photovoltaik: - Einfallende Sonnenstrahlung zur direkten Umwandlung in elektrischen Gleichstrom genutzt. - Für Erzeugung von Wechselstrom: Wechselrichter - Bei netzgekoppeltem Betrieb: Kraftwerkskapazitäten in Bereitschaft. - im Inselbetrieb: Speicherbatterien - Mittlerer Ertrag: ca. 100 kwh/m_a. - Kosten: ca. 600,- /m_. - Bei rechnerischer Nutzungsdauer von 20 Jahren: ca. 0,300 /kwh.

16 Windenergie: - Windkraft ist die älteste Form für die Umsetzung erneuerbarer Energie in mechanische Energie, - Wurde zum direkten Antrieb von Mühlen und Brunnen eingesetzt. - Heute in erster Linie Stromerzeugung.

17 Windturbine: - Treibt einen Generator zur Stromerzeugung an. - Leistung einer Windturbine wächst mit dem Quadrat ihres Durchmessers und mit der dritten Potenz der Windgeschwindigkeit. - Die Windgeschwindigkeit steigt etwa mit der 7.Wurzel der Entfernung vom Boden.

18 Nutzung der Windenergie: - Windgeschwindigkeiten über 5m/s. - Mittlerer Ertrag: ca. 140 kwh/m_a. - Bei rechnerischer Nutzungsdauer von 15 Jahren: ca. 0,080 /kwh.

19 Biomasse - Biomasse zusammen mit Wasserkraft die wichtigste erneuerbare Energiequelle. - Nutzung von Holz zur Verbrennung domoniert. - Diese Nutzung kann erfolgen durch: o Stückholzfeuerung o Hackschnitzelfeuerung o Pelletsfeuerung. - Grundsätzlich bei der Nutzung Biomasse Holz : Man der Gefahr der Übernutzung und den damit verbundenen Umweltschäden rechtzeitig begegnen.

20 Einsatzbereich: - beim Einzelofen und reicht bis zu Großanlagen in Kraftwerken.

21 Stückholzfeuerung: - In Form von Holzscheiten in Öfen oder Holzvergaserkesseln. - Stückholzkessel benötigen Pufferspeicher. - Holzvergaserkessel: bei Außentemperaturen um 0 C: Heizdauer bis zu 3 Tagen, ohne nachzulegen.

22 Hackschnitzelkessel: - Sind leicht regelbar. - Holz bei Bedarf vor Ort von Lohnhächslern zerkleinert - Lagerung in Silos bzw. Boxen gelagert. - Transport zum Kessel über eine Förderschnecke und Zellradschleuse.

23 Pelletskessel - Mit Pellets beheizt. - Holzpellets: häufig Abfallprodukte in Sägewerken bzw. in der holzverarbeitenden Industrie. - Anlieferung: in Tankwagen, die Lagerung in Silos. - Pelletskessel sind ebenfalls leicht regelbar.

24 Weitere Nutzung der Biomasse: - Energetische Verwertung von Abfällen der Forst- und Landwirtschaft, organischen Bestandteilen des Industrie-, Gewerbe- und Hausmülls sowie speziell angebauter Energiepflanzen. - Bei Verfeuerung dieser unkonventionellen Brennstoffe ist auf die jeweils anzuwendenden Luftreinhaltebestimmungen Bedacht zu nehmen.

25 Wasserkraft - Die Nutzung de Wasserkraft ist hinlänglich bekannt - Laufkraftwerke (große Wassermengen, geringes Gefälle) - Speicherkraftwerke (geringe Wassermengen, hohes Gefälle). - Speicherkraftwerke: häufig als Pumpspeicherkraftwerke ausgeführt. - Pumpspeicherkraftwerke: Nutzung momentanen Überschußstroms für Rückpumpen des Wassers in den Speicher.

26 Geothermie - Geothermie ist im Erdinneren gespeicherte Wärmeenergie. - Nutzung - je nach vorliegendem Temperaturniveau zur o Raumwärmeversorgung, o Warmwasserbereitung, o Dampf oder Heißwasserbereitung (Geysire) für die Stromerzeugung.

27 NUTZUNG ERNEUERBARER ENERGIEN IM SCHWIMMBAD - In der Folge wird über die Erfahrungen bei Anwendung erneuerbarer Energien im Bereich der von der Stadt Wien betriebenen Bäder berichtet.

28 Windenergie und Wasserkraft - Winderenergie und Wasserkraft werden in der Regel von EVU s, nicht aber von Betreibern unmittelbar zur Stromerzeugung eingesetzt, auch nicht von Schwimmbadbetreibern.

29 Geothermie - Geothermie wird häufig bei Thermalbädern genutzt. - Thermalbäder: nicht im Verwaltungsbereich der Stadt Wien. - Die Stadt Wien: In letzter Zeit Projekte der Nutzung von Geothermie in Angriff genommen. Ergebnisse müssen evaluiert werden.

30 Biomasse - Überwiegende Zahl der Bäder der Stadt Wien liegt im Versorgungsbereich der Fernwärme - Fernwärme in Wien ist Abwärme ( 4 Müllver= brennungsanlagen bzw. Kraft- Wärmekopplung aus den kalorischen Kraftwerken. - Biomasse: grundsätzlich gut geeignete Anwendungsmöglichkeit der Wärmeerzeugung in Schwimmbädern.

31 Sonnenenergie, Photovoltaik - MA 44- Bäder: keine Erfahrungen hinsichtlich Photovoltaik- Anlagen. - Photovoltaikanlagen sind teuer und ohne Förderung nicht wirtschaftlich. - Von Contractingpartnern (Vertragssumme insgesamt ca. 27 Mio ) mangels Rentabilität keine Photovoltaikanlagen angeboten

32 Sonnenenergie, thermische Nutzung - Die Nutzung von Solarenergie in Schwimmbädern ideal - Wärmeangebot und Bedarf verlaufen synchron (im Gegensatz zu Schulen: zur Zeit der höchsten Wärmeeinstrahlung sind Ferien). - Zu beachten: bei mehreren hintereinander folgenden heißen Badetagen im Hochsommer: Kapazität der Solaranlage nicht im vollen Umfang nutzbar.

33 Solaranlagen in Bädern der MA 44: - Die MA 44-Bäder haben im Jahr 1978 mit Errichtung von Solaranlagen begonnen - Seither insgesamt m_ Sonnenkollektoren, überwiegend Absorbermatten, verlegt. - Wärmeertrag: insgesamt ca MWh pro Jahr, das entspricht rund m_ Erdgas oder 600 t Heizöl. - Größte Anlagen o Schafbergbad (rund m_) o Strandbad Gänsehäufel (1.800m_).

34 Absorbermatten(1): - Sehr einfache und kostengünstige Möglichkeit der Nutzung der Solarenergie, - Bietet sich vor allem in Schwimmbädern an. - Niedriges Temperaturniveau: Abstrahlungsverluste sind gering. - Zur Beckenwassererwärmung und zur Brauchwassererwärmung herangezogen eingesetzt. - auch Vorteil der Kühlung unter den Absorbern liegender Räumlichkeiten.

35 Absorbermatten(2): - Bisher Absorbermatten meist von einem Teilstrom des Beckenwassers durchströmt. - Dadurch ist ein einfacher, kostengünstiger und energieeffizienter Anlagenaufbau gegeben. - Im Betrieb zu beachten: Abrieb beim Anfahren zu Saisonbeginn ausfiltern.

36 Absorbermatten(3): - Künftighin sind nach der neuen ÖNORM nur mehr Anlagen mit einem Wärmetauscher zulässig. - Verteuerung der Anlage o Zusätzlicher Wärmetauscher, o Zusätzliche Pumpe o Ausdehnungsgefäß o Glycol- Gemisch zu füllen. o Reibungswiderstand des Wärmetauschers: zusätzlicher Pumpenstrom, somit höherer Energieverbrauch.

37 Absorbermatten(4): - Anlagen mit Wärmetaucher in den Wiener Bädern nur dann eingesetzt, wenn - Nutzung der Solaranlage auch außerhalb des Sommerbetriebes vorgesehen. - Sie stehen dann meist in Verbindung mit einer Wärmepumpe, - Eingesetzt zur Beckenwasser- und Brauchwassererwärmung.

38 Absorbermatten(5): - Betrieb dieser Solaranlagen ist einfach und unkompliziert. - Ansteuerung erfolgt in den neuen Anlagen über zentrale Leittechnik. - Häufigste Störquelle sind Undichtheiten, verursacht durch Krähen. - Diese Undichtheiten sind leicht behebbar. - Lebensdauer der Absorbermatten 15 bis 18 Jahre.

39 Flachkollektoren: - Flachkollektoren: von der MA 44-Bäder in der Regel für Brauchwassererwärmung eingesetzt. - Diese Anwendung ist problemlos und erfolgt ohne nennenswerte Störungen. - In einem Fall : auch die Beiheizung des Betriebsgebäudes in die Solaranlage miteinbezogen o Die Solaranlage für die Personalduschen wurde für den im Sommer höheren Personalstand dimensioniert o Kollektorflächenüberschuss in der kühleren Jahreszeit deckt zumindest einen Teil der Raumheizung ab.

40 Einsatz erneuerbarer Energien im Bad Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit