Nahwärme aus Abwasser im Neckarpark Stuttgart

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1 Nahwärme aus Abwasser im Neckarpark Stuttgart Hans Erhorn / Dr. Jürgen Görres Fraunhofer IBP/ Landeshauptstadt Stuttgart Statusseminar Energieforschung für die Wärmewende Frankfurt, April 2016

2 Neckarpark: Ziel des Vorhabens Energieoptimierte Gebäude signifikante Unterschreitung Anforderungen: EnEV14-45% Innovatives neues Nahwärmenetz: Versorgung mit Wärme aus dem städtischen Abwasser Statusseminar EnEff:Wärme

3 22 ha Brachfläche Hauptabwasserkanal DN 2100 Neues Stadtquartier für 450 bis 600 Wohneinheiten und Dienstleistungsbetriebe (ehemaliger Güterbahnhof Bad Cannstatt)

4 Wärmetauscher außerhalb Kanal außerhalb Kanal

5 Wärmetauscher im Kanal Bedingung: Fließgeschwindigkeit ausreichend um Ablagerungen zu verhindern/abzuspülen Gefälle: 0,2 2,5 Quelle: Klinger und Partner, Stuttgart

6 Spülschild zum Abschwemmen von Ablagerungen Quelle: Klinger und Partner, Stuttgart

7 spezifische Investitionskosten [ /kw] Investitionskostenvergleich Rinne und Bypass Rinnenwärmetausc Bypass Entzugsleistung [kw] Berechnung: Klinger und Partner, Stuttgart

8 Neckarpark Wärmeversorgung Energiezentrale SWSG kanalintegrierter Wärmetauscher Stadtarchiv Spülschild Turnhalle Hauptsammler bisherige Trasse verlegte Trasse

9 Entzugsleistung [kw] Größenvergleich Neckarpark bestehende Anlagen Länge Wärmetauscher [m]

10 Vergleich mit anderen Systemen gemittelter Wärmegestehungspreis Variante Preissteigerung 1. Abwasserwärme 18,7 Cent/kWh 35,1 Cent/kWh 3,3 %/a 2. Fernwärme 17,1 Cent/kWh 42,1 Cent/kWh 4,6 %/a 3. Gas-Brennwertkessel 16,1 Cent/kWh 31,2 Cent/kWh 3,4 %/a 4. Groß-BHKW 15,1 Cent/kWh 28,9 Cent/kWh 3,3 %/a 5. Abwasserwärme+BHKW 15,0 Cent/kWh 26,5 Cent/kWh 2,8 %/a inkl. Kapital-, Betriebs- und Energiekosten

11 Rechtliche Regelungsmöglichkeiten Satzung Bebauungsplan Städtebaulicher Vertrag Kaufvertrag Energetische Qualität von Gebäuden Anschluss an Wärmenetz technische Maßnahme für erneuerbare E. 11 GemO i.v. mit 16 EEWärmeG 9 Abs. 1 Nr. 23 b) BauBG 11 Abs. 1 Nr. 5 BauBG 11 Abs. 1 Nr. 4 BauBG 11 Abs. 1 Nr. 4 BauBG Umsetzung im Quartier Neckarpark: Satzung zum Anschluss- und Benutzungszwang Bebauungsplan für solare Nutzung der Dachflächen (Photovoltaik) Kaufverträge Anschluss Wärmenetz und EnEV14-45%

12 Raumbedarf Heizzentrale Flächenbedarf 300 m 2

13 Heizzentrale gebäudeintegriert 12 m + x 21 m 3,9 m 4,9 m ~ 47 m

14 Aktuelle Kostenschätzung Energiebedarf/-erzeugung Wärmebedarfsleistung Abwasser/Wärmepumpe BHKW Wärmeerzeugung Wärmelieferung kw kw 380 kw kwh kwh Investitionskosten Zentrale Wärmeversorgung Bau 9,5 Mio. Zentrale Wärmeversorgung Planung 1,8 Mio. Heizzentrale Planung+Bau 0,9 Mio. Personal/Sachmittel 0,3 Mio. Summe Investitionen 12,5 Mio. Mittlerer Wärmepreis 15 Cent/kWh

15 Entwicklung Straßenbau Heizzentrale 1. Wärmeleitung Q10 Bau ab Zauneidechsen SWSG Stadtarchi v Potenzialflä che in.stuttgart Gasanschluss

16 Aufsiedelungsszenario Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q6.1 Q7 Q8 Q9 Q10 Q11 Q12 Q13 Q14 Q15 Q16 Q17 Q18 Q19 Q20 Q22 Q21 Potenzialfläche Veranstaltungen Baubeginn: Mehrgenerationenhaus Wohn-/ Geschäftshaus Geschäftshaus Baugemeinschaft Wohnen Bildungszentrum Wohnen Gewerbe Geschäftshaus Geschäftshaus

17 Projektpartner Förderung durch das BMWi weiterer Förderbescheid für Kooperationspartner Fraunhofer-Institut für Bauphysik Ingenieurbüros

18 EnEff:Stadt Energiekonzept-Berater für Stadtquartiere Statusseminar EnEff:Wärme

19 Einteilung des Quartiers in Typgebäude Baufeld Nutzung Typgebäude Q1 Büro Glasfrontbüro Dienstleistung Supermarkt Q2 Wohnen MFH-Block Q3 n.b. Q4 Büro Glasfrontbüro Q5 Wohnen MFH-Block Kita Kita Fitness - Q6-Q6.1 Ärztehaus - Dienstleistung - Wohnen MFH-Block Q7 Büro Glasfrontbüro Q8 Büro Glasfrontbüro Q9 Sportklinik - Schule Schule Q10 Kita Kita Sporthalle Sporthalle Q11 Wohnen MFH-Block Q12 Wohnen MFH-Block Q13 Wohnen MFH-Block Q14 Gewerbe n.b. Wohnen MFH-Block Q15 Wohnen MFH-Block Q16 Gewerbe n.b. Q17 Gewerbe n.b. Q18 Gewerbe n.b. Q19 Hotel 5-Sterne Hotel Q20 Hotel 2-Sterne Hotel Q21 Technologiezentrum n.b. Q22 Sportbad n.b. Statusseminar EnEff:Wärme

20 Quartiersvarianten Variante V1 Variante V2 Statusseminar EnEff:Wärme

21 Endenergiebedarf Gebäude [MWh/a] spez. Endenergiebedarf Gebäude [kwh/m²a] Ergebnis Gebäudeenergiebedarf Endenergiebedarf absolut Heizung + DHW Kühlen sonst. Strom Spez. Endenergiebedarf Heizung + DHW Kühlen sonst. Strom Variante 1 Variante 2 Variante 1 Variante 2 Statusseminar EnEff:Wärme

22 Mehrkosten Baukonstruktion [ /m² NGF] Amortisationszeit in Jahren [-] Wirtschaftlichkeitsberechung/ Amortisation 200 Mehrinvest EnEV2009 auf EnEV-40%/m²NGF Mehrinvest EnEV2009 auf Passivhausniveau/m²NGF Amortisationszeit EnEV2009 auf EnEV-40% Amortisationszeit EnEV2009 auf Passivhausniveau Statusseminar EnEff:Wärme MFH Glasfrontbüro Normalbüro Schule Hotel Sporthalle Kita

23 Ergebnisse der Wirtschaftlichkeitsberechnung Statusseminar EnEff:Wärme

24 Neckarpark Monitoringkonzept Bilanzierungsraum vom Einzelgebäude zum Stadtquartier Statusseminar EnEff:Wärme

25 Neckarpark Monitoringkonzept Grundgedanken zum Messkonzept: Einzelgebäude Messung pro Gebäudeübergabe (Wärme + Strom) Messung pro Nutzungseinheit (Wärme + Strom) Netz Messung Netzeingangs- und Ausgangsparameter Leitungsverluste Berechnung durch Projektteam Geförderte Technologien Messtechnische Bewertung Statusseminar EnEff:Wärme

26 Neckarpark Monitoringkonzept Netz: Messung Netzeingangs und Ausgangsparameter Energieversorger Monatsweise Angabe der bereitgestellten Gesamtenergie und Energiemengen je Energieträger im betrachteten Gebiet Angabe der durchschnittlichen Jahresprimärenergiekennzahl Komponenten Versorgung: Kanalintegrierter Wärmetauscher Energiezentrale Übergabestation je Block Einzelgebäude Nutzungseinheit Netzeingangs- und Netzausgangsparameter Messung Wärmemenge im zulaufenden Netz sowie im abgehenden H T - und N T -Netz von Heizzentrale bis Nutzungseinheit Statusseminar EnEff:Wärme

27 Neckarpark Monitoringkonzept Abwasserwärmetauscher: Stromverbrauch der Umwälzpumpen Wärme-/Kältemengen je Zwischenkreislauf / Abwasser-WT- Abschnitt Wärmepumpe (3 Stück) Stromverbrauch, Wärmeabgabe BHKW (2 Stück) Gasverbrauch, Stromproduktion, Wärmeabgabe Gasbrennwertkessel (2 Stück) Gasverbrauch, Stromverbrauch, Wärmeerzeugung Heiz- / TWW-Kreisläufe Stromverbrauch der Umwälzpumpen Pufferspeicher (3 Stück) Wärmemengenzähler Speichereingang und Speicherausgang Mess- und Regeltechnik Stromverbrauch MSR-Schrank Netz und Erzeugung Statusseminar EnEff:Wärme

28 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Hans Erhorn / Dr. Jürgen Görres Fraunhofer IBP/ Landeshauptstadt Stuttgart Statusseminar Energieforschung für die Wärmewende Frankfurt, April 2016