Exergetisch und wirtschaftlich optimierte Nahenergiesysteme. Chancen für innovative Betreiber

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1 Exergetisch und wirtschaftlich optimierte Nahenergiesysteme Quelle: Stadtwerke Bruneck Chancen für innovative Betreiber Christian Erb, Halter Entwicklungen, Zürich Energieapéro Bern, 27. März 2014

2 Frühere Versorgungskonzepte, Hoher Exergieanteil Exergie anteil 2

3 Heutige Versorgungskonzepte, tiefer Exergieanteil Exergie anteil Wärmepumpe 3

4 Effizienz von Wärmepumpen und Kältemaschinen ist abhängig von Temperatur und Anlagetechnik Tiefe Temperaturen für Heizung und Warmwasser Hohe Temperaturen für Energie Wärmequellen z.b. eizwärme Hohe Temperaturen für die Kälte 4

5 Niveaugerechte Produktion (Beispiel Abwärmenutzung ARA) 5

6 Temperaturoptimierung des Verteilnetzes durch Ausnutzung des Temperaturpotentials des Rücklaufes Potential nutzen! Temperaturoptimierte Wärmetauscherstation Normale Wärmetauscherstation 6

7 Synergien zwischen Wärme und Kälte: Reine Wärmeverbunde nicht mehr zeitgemäss Beispiel Zürich West: Kältebedarf ist dominierend 7

8 Synergien zwischen Wärme und Kälte: Reine Wärmeverbunde nicht mehr zeitgemäss Verschiedene Systemansätze für den Umgang mit Kälte Es gibt verschiedene Systemansätze: 4-Leiter: => separates Netz für Wärme und Kälte Change-Over-Betrieb: =>Das Heizungsnetz wird auch als Kühlnetz betrieben Abwärmenutzung der dezentralen Kältemaschinen in Wärmeverbund Abwärmenutzung der dezentralen Kältemaschinen in «Anergieverbund» 8

9 Beispiel Energieverbund Schlieren: Zentrale Wärme- und Kälteversorgung mit 4-Leiter 9

10 Beispiel Energieverbund Schlieren: Zentrale Wärme- und Kälteversorgung mit zentraler Abwärmenutzung Quelle Winter Abwärme Sommer 10

11 Beispiel Energieverbund Limmatfeld, Dietikon: Change-Over-System mit Vernetzung der Baufelder Limmatfeld Dietikon 3000 Einwohner 2000 Arbeitsplätze 11

12 Beispiel Energieverbund Limmatfeld: Versorgungskonzept im Winter: Betrieb als Heizungsnetz Direktvorwärmung Dezentrale Ganzjahres Kälte- (z.b. Server) Entfällt! Rückkühler 12

13 Beispiel Energieverbund Limmatfeld: Versorgungskonzept im Sommer: Betrieb als Kühlnetz Direktvorwärmung Dezentrale Ganzjahres Kälte- (z.b. Server) Entfällt! Rückkühler 13

14 Abwärmenutzung von Kälteanlagen in Wärmeverbund, Wärmeabgabe in Rücklauf Wärmeverbund Option Wärmeabgabe in Vorlauf Temperaturoptimierte WärmetauscherStation 14

15 Abwärmenutzung von Kälteanlagen, COP dezentraler Kälteanlagen 15

16 Abwärmenutzung von Kälteanlagen in Anergieverbund Achtung exergetische Abwertung! 16

17 Vergleich der Jahresarbeitszahl bei verschiedenen Abwärmenutzungs-Konzepten Netz: 60/37 C Netz: 75/45 C Fazit: AWN Kälte ist attraktiv Möglichst direkte Nutzung Möglichst tiefe Temperatur 17

18 Was tun mit grossen Abwärmemengen? Jahreszeitliche Speicherung von Abwärmen Anergienetz 18

19 Bestehende Netzwerke nutzen: Kanalisationsnetz als städtisches Energienetzwerk Zusatznutzen: Exergetisch wertvolles Biogas für Faulturmheizung kann durch Abwärmenutzung ersetzt werden. 19

20 Jahreszeitliche Speicherung von Oberflächenwasser nutzen: Winterkälte für Sommerkühlung Konzept Seewasser-Stammleitung im unteren Zürichseebecken Durch Seewasserkühlung der Limmat kann diese für die Rückkühlung eingesetzt werden! 20

21 Exergetisch optimierte Abwärmenutzung aus Dampfturbinenprozessen Einen Schritt weiter gehen KVA-Abwärmenutzung soll in CH ausgebaut werden Heutige Lösungen exergetisch nicht befriedigend Interessante Synergien mit Kälte 21

22 Exergetisch optimierte Abwärmenutzung aus Dampfturbinenprozessen Schema 22

23 Exergetisch optimierte Abwärmenutzung aus Dampfturbinenprozessen Elektro-Thermo-Verstärkung für verschiedene Abwärmenutzungsarten Minimale Temperatur Fernwärme Bern Variabel einstellbarer Bereich 23

24 Exergetisch optimierte Abwärmenutzung aus Dampfturbinenprozessen Optimierung von Abwärmenutzung aus KVA 24

25 Kombinierter Wärme-/Kälteverbund Grosses wirtschaftliches Potential durch Synergienutzung von Wärme und Kälte (Beispiel KVA Hinwil) Potential für Erweiterung Abwärmenutzung KVA Grosses bestehendes Kälte-Potential Halter Entwicklungen Innovationsforum 2013, Ch. Erb: Exergetisch und wirtschaftlich optimierte Nahenergiesysteme, Chance für innovative Betreiber 25

26 Exergetisch optimierte Abwärmenutzung aus Dampfturbinenprozessen Zusatznutzen Energieeffizienz und Komfort als Verkaufsargument! Mit exergetisch optimierte Lösungen sind ETV von 10 bis 20 erreichbar! Angeschlossene, unsanierte Gebäude erreichen einen bewerteten Energiebedarf besser als Minergie P- Grenzwert Zeitliche Umsetzbarkeit massiv schneller als mit Gebäudesanierungen. Synergienutzung zwischen Wärme und Kälte 26

27 für Wärme und Kälte Zusammenfassung Wärme und Kälte zusammen betrachten Es gibt verschiedene Lösungen für die Abwärmenutzung von Kälte Bestehende Infrastruktur (ARA-Leitungen, Seewasser, Flusswasser) intelligent einsetzen. Optimierte Konzepte mit Abdampf- und Wärmepumpennutzung erreichen hohe ETV Wirtschaftliches Potential von Kälte aktiv im Verkauf umsetzen Temperaturen für Produktion und Abgabe optimieren (Den Allgemeinfall und nicht den Spezialfall lösen) 27

28 Packen Sie die Chancen! Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Christian Erb, Fachbereichsleiter Gebäudetechnik & Nachhaltigkeit Halter Entwicklungen Ihr Kontakt Halter Entwicklungen Christian Erb Hardturmstrasse Zürich T M

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