Nutzung von Geothermalwärme zur Beheizung eines Gartenbaubetriebes - Erfahrungen aus Neustadt-Glewe

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Walther Winkler
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1 Nutzung von Geothermalwärme zur Beheizung eines Gartenbaubetriebes - Erfahrungen aus Neustadt-Glewe Prof. Dr. Joachim Meyer DIA Markus Pietzsch Technische Universität München Fachgebiet Technik im Gartenbau

2 Energieeinsparung und Erdwärmenutzung zur Gewächshausbeheizung Muss der Gärtner Energie einsparen?? im allgemeinen ist das schon so, aber der Gärtner wird nicht dadurch reich, dass er Energie spart, sondern dadurch, dass er möglichst viele Pflanzen zu möglichst guten Preisen verkauft!!!!!

3 Energieeinsparung und Erdwärmenutzung zur Gewächshausbeheizung Muss der Gärtner Energie einsparen?? im allgemeinen ist das schon so, aber der Gärtner wird nicht dadurch reich, dass er Energie spart, sondern dadurch, dass er möglichst viele Pflanzen zu möglichst guten Preisen verkauft!!!!! Und wenn er das bei insgesamt niedrigen Produktionskosten schafft dann kann er reich werden!!

4 Energieeinsparung und Erdwärmenutzung zur Gewächshausbeheizung wie spart man Energie?? Energieeinsparung bei der Kulturwahl und Kulturführung durch Isolierung an der Gewächshaushülle durch Nutzung alternativer Energiequellen, z.b. Erdwärmenutzung Nutzung der Abwärme von Biogasanlagen nachwachsende Rohstoffe als Heizmaterial

5 Die Klimabedingungen und Energieverbräuche ergeben sich als Ergebnis einer Energiebilanz

6 Die Klimabedingungen und Energieverbräuche ergeben sich als Ergebnis einer Energiebilanz

7 Aktueller Wärmeverbrauch eines Gewächshauses Wärmeverlust durch die Hülle nach außen Anteil der Globalstrahlung, der am Tag zur Erwärmung beiträgt

8 Aktueller Wärmeverbrauch eines Gewächshauses Wärmeverlust durch die Hülle nach außen Anteil der Globalstrahlung, der am Tag zur Erwärmung beiträgt

9 Aktueller Wärmeverbrauch eines Gewächshauses Wärmeverlust durch die Hülle nach außen Anteil der Globalstrahlung, der am Tag zur Erwärmung beiträgt

10 Mittlerer täglicher Heizenergieverbrauch für verschiedene Innentemperaturen (Damrath 1980)

11 Verlust von Produktivität bedeutet häufig Unwirtschaftlichkeit. Beispiel: i Kulturerfolg l 100,- pro Jahr. Temperaturabsenkung 2 K: Energieeinsparung 20%: das bedeutet: bei 10,- Heizkosten = 2,- bei 20,- Heizkosten = 4,- bei 30,- Heizkosten = 6,- Einsparung weniger als gedacht???

12 Verlust von Produktivität bedeutet häufig Unwirtschaftlichkeit. Beispiel: Kulturerfolg 100,- pro Jahr. Temperaturabsenkung 2 K: Energieeinsparung 20%: das bedeutet: bei 10,- Heizkosten = 2,- bei 20,- Heizkosten = 4,- bei 30,- Heizkosten = 6,- aber wenn.kulturerfolg = minus 10%.. sind das = Fazit: Nur wenn kein Kulturverlust auftritt, ist Wirtschaftlichkeit möglich! Das ganze Problem wird noch viel deutlicher, wenn die Investition noch Kosten verursacht, was ja in der Regel der Fall ist!!!!!

13 2. Nutzungsformen und Techniken (III) Erdwärmenutzung zur Gewächshausbeheizung Hydrothermale Geothermie: Nutzung warmer bis heißer Quellen (Warm- (bis 100 C) und Heißwasservorkommen (über 100 C)) Förderung und Rückleitung des im tieferen Untergrund vorhandenen Thermalwassers über Bohrungen (Förder- und Injektionsbohrung) Wärmeentzug aus dem heißen Tiefenwasser mit Hilfe von Wärmetauschern Vorkommen in Deutschland: Süddeutschland, Oberrheingraben, Norddeutschland

15 Erdwärmenutzung am Standort Neustadt-Glewe Im Jahre 2008 wurde in Neustadt-Glewe durch den Gartenbaubetrieb b t b Baumgärtner eine mit Erdwärme beheizte Gewächshausanlage im Rahmen eines Modellvorhabens erstellt. Wärmeversorgung In der Stadt Neustadt-Glewe ist seit 1994 ein Geothermiekraftwerk in Betrieb. Aus einer ca m tiefen Förderbohrung wird ca. 100 C warmes Thermalwasser gefördert. Über die geothermische Wärmeleistung von kw werden ca Wohneinheiten, sowie 23 Gewerbebetriebe mit Fernwärme, bzw. ein Unternehmen mit Prozesswärme, versorgt und bis zu 230 kw elektrische Leistung gewonnen (Quelle: Erdwärme Kraft GbR).

16 Erdwärmekraftwerk in Neustadt-Glewe

18 Erdwärmekraftwerk in Neustadt-Glewe 400 m

19 Erdwärmenutzung zur Gewächshausbeheizung Aus dem Rücklaufwasser des Kraftwerkes wird die Energie zur Beheizung der knapp 5000 m² großen Gewächshausanlage für die Gewächshausanlage ausgekoppelt.

22 Außenansicht der Gewächshausanlage

23 Foliengewächshaus mit Bodenheizung und Luftheizern Gewächshausbau Als Gewächshaus wurde ein hochmodernes Folienhaus gewählt. Das Gewächshaus ist zur Energieeinsparung doppelt bedacht und zusätzlich mit sehr guten Energieschirmen sowie teilweise mit Verdunklung und Belichtung ausgestattet.

24 Foliengewächshaus mit Energieschirm und Luftheizer Bauform

25 Foliengewächshaus mit Energieschirm und Luftheizer Doppelfolieneindeckung

26 Foliengewächshaus mit Energieschirm und Luftheizer Bewegliche Energieschirme zur Isolierung und Schattierung

27 Foliengewächshaus mit Energieschirm und Luftheizer zusätzliche Verdunklung in einem Gewächshaus

28 Foliengewächshaus mit Energieschirm und Luftheizer

29 Foliengewächshaus mit Energieschirm und Luftheizer Beton Bodenheizung als Stellfläche

30 Foliengewächshaus mit Energieschirm und Luftheizer Bewässerung als Ebbe Flut System

31 Foliengewächshaus mit Bewässerungssystem Rücklaufbecken des geschlossenen Ebbe Flut Systems

32 Foliengewächshaus mit Energieschirm und Luftheizer Assimilationslicht in einem Gewächshaus

33 Foliengewächshaus mit Energieschirm und Luftheizer Luftheizer zur Spitzlastdeckung

34 Foliengewächshaus mit Energieschirm und Luftheizer Wärmetauscher als Heizungsanlage

35 Wärmemengenmessung

36 Foliengewächshaus mit Energieschirm und Luftheizer Wärmeverbrauchsmessungen θreturn θflow

37 Temperatur- und Feuchtemessung

38 Messergebnisse erste Erfahrungen Ergebnisse zu Sommerklimatisierung Lichtdurchlässigkeit gemessene Wärmeverbrauchskoeffizienten

39 Messergebnisse- Sommerklimatisierung Die Lüftungswirkung ist auch bei hoher Einstrahlung sehr gut Temperaturverläufe im Gewächshaus - Sommersituation n C Temperatur i Dachtemperatur Außentemperatur Innentemperatur Solarimeter außen Einstrahlung in W/m² 0 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 00:00 03:00 Uhrzeit 0

40 Messergebnisse- Strahlungsdurchlässigkeit die Strahlungsdurchlässigkeit ist auch bei vorwiegend diffuser Einstrahlung sehr hoch. Durchlässigke it 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 Lichtverhältnisse Haus 3 Durchlässigkeit Einstrahlung außen Einstrahlung innen Einstrahlung in W/m² 0, :30 12:40 12:50 13:00 13:10 13:20 Uhrzeit 0

41 Messergebnisse- Strahlungsdurchlässigkeit Haus 2 Lichtverhältnisse Haus Einstrahlung außen Einstrahlung innen 300 Durchlässigkeit 60 in W/m² Einstrahlung :00 14:10 14:20 14:30 14:40 14:50 Uhrzeit 0

42 Messergebnisse- Strahlungsdurchlässigkeit Lichtverhältnisse Haus in W/m² Einstrahlung Einstrahlung außen Einstrahlung innen Durchlässigkeit Durchlässigk keit in % :30 12:40 12:50 13:00 13:10 13:20 Uhrzeit 0

43 Messergebnisse- Wärmeverbrauchsmessungen Die Wärmeverbrauchsmessungen lassen erwarten, dass die geplanten Einsparungen erreicht werden. 60 Bodenheizung aus - Beleuchtung Belichtung nachts an 50 Temperatur in C Bodentemperatur H2 Innentemperatur H2 Außentemperatur Vorlauf Lufterhitzer H2 Vorlauf Fußbodenh. H2 0 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 00:00 03:00 Uhrzeit

44 Messergebnisse- Wärmeverbrauchsmessungen Abteilung Doppelfolie (Arbeitshalle) [W/m ²K ] 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 u' Werte AH AH Linear 0,00 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 Windgeschw. m/s

45 Messergebnisse- Wärmeverbrauchsmessungen Abteilung Doppelfolie plus Energieschirm (Haus 4) [W/m ²K ] 12,00 10, ,00 6,00 4,00 2,00 u' Werte H4 H4 Linear (H4) 0, ,0 20 2,0 40 4,0 60 6,0 80 8,0 10,00 Windgeschw. m/s

46 Messergebnisse- Wärmeverbrauchsmessungen Abteilung Doppelfolie, Energieschirm plus Verdunklung (Haus 2) [W/m²K ] 6,00 u' Werte H2 5, ,00 3,00 H2 Linear (H2) 2,00 1, ,00 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 Windgeschw. m/s

47 Messergebnisse- Wärmeverbrauchsmessungen Abteilung Doppelfolie, Energieschirm plus Verdunklung (Haus 2) Tagesgänge der Heizleistung Wh/m² Wärmeverbrauch Haus 2 klassisch 18/16 C, 30./ ,00 140,00 120,00 100,00 80,00 60,00 40, ,00 0,

48 Messergebnisse- Luftfeuchtemessungen Einstrahlung - Luftfeuchte (Haus 2) Luftfeuc chte in % Feuchte Einstrahlung außen ng in W/m² Einstrahlu :00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 00:00 03:00 0 Uhrzeit

49 Ergebnisse Simulationsrechnungen Die mögliche Erweiterung der Gewächshausfläche ist noch erheblich (Berechnung ausgehend von der zur Verfügung stehenden Heizleistung an einem kalten Wintertag) MW 2,3 2,2 2,1 2 1,9 1,8 17 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, m² 7066 m² 9421 m² m² Ground area

50 Ergebnisse Simulationsrechnungen Die Energieschirme senken den zu erwartenden Energieverbrauch darüber hinaus erheblich kwh/m² GH1 GH2 GH 2 w/o lamps GH C 10 C 10 C 15 C 20 C Temperature

51 Erdwärmenutzung zur Gewächshausbeheizung Zusammenfassung: Technisch ist es kein Problem mit dem Wärmeangebot aus dem Rücklauf einer Anlage zu heizen angepasstes Heizungssystem Die Isolierung der Gewächshäuser sowie die Auslegung der Heizung müssen dem Temperaturniveau angepasst werden Auch hoch isolierte Gewächshäuser sind vollwertige Kulturräume (Lichtdurchlässigkeit, Feuchte ) Die Einbindung der Gewächshausanlage in ein Gesamtkonzept ist erforderlich. (Man braucht Situationen in denen es nur Gewinner gibt

52 Erdwärmenutzung zur Gewächshausbeheizung am Beispiel Neustadt-Glewe Das Projekt wird aus Mitteln der Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz gefördert

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