Nordwestbahnhof. Konzeptentwurf eines Anergienetzes für das Stadtentwicklungsgebiet Nordwestbahnhof, Wien

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1 10. Juni 2016 Gleisdorf Solar 2016, forumkloster Konzeptentwurf eines Anergienetzes für das Stadtentwicklungsgebiet Nordwestbahnhof, Wien Walter Becke AEE Institut für Nachhaltige Technologien (AEE INTEC) A-8200 Gleisdorf, Feldgasse 19 AUSTRIA Franz Zach Österreichische Energieagentur A-1150 Wien, Mariahilfer Straße 136 AUSTRIA 10. Juni 2016 Gleisdorf Solar 2016, forumkloster Nordwestbahnhof Einwohner m² BGF (min.) 68% Wohnen WWWB: ~ 7,3 GWh/a HZWB: ~ 30,7 GWh/a 1

2 10. Juni 2016 Gleisdorf Solar 2016, forumkloster Energiekonzept Vorgabe: PV, Geothermie, Wärmepumpen Konzept: 1 großes Netz, 5 kleine Netze 10. Juni 2016 Gleisdorf Solar 2016, forumkloster Konzept Anergienetz HZ+WW Heizzentrale PVT WP Strom Entzogene Raumwärme (=Kälte) Kanal WP Anergienetz 8 20 C ΔT=4K WP-Kälte Strom Strom Luft WP Strom Abwärme Erdsonden 2

3 10. Juni 2016 Gleisdorf Solar 2016, forumkloster Technologien - Tiefensonden Errichtung der Sondenfelder unter PKW-Abstellflächen Sonden zu je 100m notwendig Temperaturniveau am Einlauf der Sonden: 22 C im Sommerbetrieb 4 C im Winterbetrieb Regelung der Erdsonden erfolgt passiv über Angebot und Nachfrage an Wärme bzw. Kälte von den einzelnen Verbrauchern. 10. Juni 2016 Gleisdorf Solar 2016, forumkloster Technologien - Hybridkollektoren Betriebstemperatur Stagnationstemperatur 3

4 10. Juni 2016 Gleisdorf Solar 2016, forumkloster Abbildung der Hydraulik Simulation mit Polysun 10. Juni 2016 Gleisdorf Solar 2016, forumkloster 4

5 NUTZUNG DER ABWASSERENERGIE Die Nutzung erfolgt mittels externem Wärmetauscher. Genutzt wird der Sammler Nordbahnstr. auf Höhe Taborstr. Teilstrom des Abwassers verlässt im Freispiegel den Kanal und gelangt zu einem Bauwerk, wo es grob vorgesiebt wird Von dort gelangt es zu Wärmetauschern, die mit Wärmepumpen verbunden sind. Diese heizen mit geringem Temperaturhub das Anergienetz. Das Abwasser wird bis auf 6 C abgekühlt. Die Rückleitung zum Kanal befindet sich kurz nach dem Entnahmepunkt. Diesem Rücklauf wird vor der Rückgabe in den Kanal das Siebgut beigemischt. Damit wird dem Kanal letztlich weder Wasser noch Schmutzstoffe entnommen. ENTNAHMEBAUWERK ABWASSER Siebt Abwasser (6 mm) und stellt es für den Wärmetauscher bereit Ausgesiebtes Material mit abgekühltem Abwasser zurück in den Kanal Vom Abwasser-Wärmetauscher Zum Abwasser-Wärmetauscher Entnahmebauwerk samt Siebanlage, Förderpumpe und Rückspülung Quelle Huber SE (Abwasserkanal, Abwasserschacht mit Siebanlage und Förderpumpe) 5

6 ABWASSERWÄRMETAUSCHER DUPUR Wärmetauscher (Quelle: Jaske & Wolf, DE Lingen) Wirkungsgrad Übertragungsleistung: Vergleich Plattenwärmetauscher zu selbstreinigendem DUPUR System (Quelle: Jaske & Wolf, DE Lingen) LUFTWÄRMEPUMPEN Luftwärmepumpen sind auch im dicht bebauten Gebiet möglich. Im Energiekonzept füllen sie jene Lücke auf, die andere erneuerbare Quellen nicht decken können. Die Luft-WP laufen ab 10 C. Dies liefert ca Volllaststunden pro Jahr und eine durchschnittliche Quellentemperatur von 18 C. Mit der Wärmeenergie wird das Anergienetz versorgt, wobei ein Großteil in den Erdspeicher gelangen wird. 6

7 WÄRMEBILANZ Energiebilanz Heizzentralen in MWh/a PVT PV PVT+Gas PV+Gas Gas (+ST lt. BO) Heizung Warmwasser Wärmeverluste Kälte Strom für Kälte PVT thermisch/st Abwasser Strom für Abwasser-WP Luft Strom für Luft-WP Strom für Anergienetz-WP Wärme aus Erdgas Stromverbrauch MWh/a Gasverbrauch MWh/a STROMBILANZ (VARIANTE PVT) Stromverbrauch Wohngebäude: MWh/a Stromverbrauch Nichtwohngebäude: MWh/a Stromverbrauch Wärmepumpen: MWh/a Stromproduktion PVT (2 der 4 Varianten): MWh/a Defizit: MWh/a Fazit: Der Wärme und Kältebedarf ist größtenteils (abgesehen vom elektrischen Strom für die Wärmepumpe) mit Vor-Ort-Erneuerbaren zu decken, der Strombedarf jedoch nur zu einem geringen Anteil. 7

8 WARMWASSERKONZEPT Drei Varianten sind möglich: Die Heizungs-WP, die den Heizungspuffer AT-abhängig erwärmen, fahren bei Bedarf des WW-Speichers auf höhere Temperatur hoch und gleichzeitig werden die Speicherladepumpen (hydraulisch oder über Ventile) umgeschaltet. Es gibt eigene WW-Wärmepumpen, die als Quelle den Heizungspuffer verwenden und näher an den Verbrauchern angesiedelt sein können und somit Leitungslänge und Verluste minimieren. Hohe Bandbreite bei Einsatzgrenzen nötig, da die Heizungspuffer im Sommer kalt (15 C) und im Winter warm (40 C) sind. Mit Rücklaufbeimischung ist dies machbar. Es gibt eigene WW-Wärmepumpen, die als Quelle das Anergienetz nutzen und den Warmwasserpuffer auf konstanter Temperatur halten. ENERGIEKOSTEN Je weniger der Energie durch Erdgas bereitgestellt wird, desto geringer sind die laufenden Energiekosten Die niedrigsten Energiekosten weist die Variante mit PVT-Kollektoren ohne Erdgaszusatzheizung auf. Energiekosten /a

9 KOSTENVERGLEICH NACH DER ANNUITÄTENMETHODE Zwar ist die Variante mit Erdgas in diesem Vergleich die günstigste. Würden aber z.b. nur die Hälfte der Kosten der PVT-Kollektoren (also ca. 8 Mio. ) gefördert, wäre die Variante PVT bereits die wirtschaftlichste. Aufgrund der unsicheren Weiterentwicklung der Energieträgerpreise ist diese Variante sicher gegenüber Erdgas zu bevorzugen. ÖKOLOGISCHE BILANZ Basis: OIB 6 (2015)

10 FAZIT Die beste ökologische Bilanz weist die Variante PVT auf. Damit stellt diese Variante unter den erneuerbaren Optionen sowohl kostenmäßig als auch in der Umweltbilanz das Optimum dar. Bei einer Investkostenförderung von unter 20% der Gesamtkosten für das Energiesystem (oder 50% für die PVT-Kollektoren ohne sonstige Förderungen) ist die Variante PVT auch bereits wirtschaftlicher als die konventionelle Lösung mit Erdgaskesseln und Solarthermie laut WBO. Bei UVP-Pflicht wäre die konventionelle Lösung in dieser Form nicht genehmigungsfähig! Bis zum Baubeginn ist mit sinkenden Preisen für PVT-Kollektoren zu rechnen, bei Gaskesseln wird dies kaum der Fall sein. KONTAKT DI Franz Zach Ing. Gottfried W. Adelberger Österreichische Energieagentur für OCHSNER Wärmepumpen GmbH 1150 Wien, Mariahilfer Straße Wels, Johannisgasse 10 DI Walter Becke DI Richard Niederbrucker AEE-Institut für Nachhaltige Technologien geohydrotherm Ingenieurbüro für 8200 Gleisdorf, Feldgasse 19 Geotechnik, Geohydraulik und Geothermie 2485 Wimpassing an der Leitha, Eisenstädter Straße 4/1/