Integrale Versorgung mit erneuerbare Wärme Kälte und Strom am Beispiel einer Wohnanlage in Berlin-Pankow.

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1 Integrale Versorgung mit erneuerbare Wärme Kälte und Strom am Beispiel einer Wohnanlage in Berlin-Pankow Potsdam, Dr. Nikolaus Meyer, Geschäftsführer Geo-En

2 Geo-En Energy Technologies Gegründet 2007, Sitz in Berlin (Schöneberg) Planung, Bau und Instandhaltung von Energieerzeugungsanlagen für Wohnanlagen, Siedlungen und Gewerbe Spezialist für multivalente Wärme- und Kälteerzeugung aus Erneuerbarer Energie: Erd- und Umweltwärme, Wärmepumpen, BHKWs, Photovoltaik, Wärmerückgewinnung Eigene Technologie für Geothermische Hochleistungsquellen (Integralsonde) Steuerung multivalenter Energieanlagen (Energy-Manager) GeoSave 930 kw, Fürstenfeldbruck GeoSave 180 kw, Hamburg GeoSave 60 kw, Berlin GeoHybrid 200 kw, Berlin 380 kw Wärmepumpe GeoSolar 50 kw, Strausberg GeoSave 380 kw, Braak GeoSave 70 kw, Schwedt GeoHybrid 160 kw, Berlin - 2 -

3 Oberflächennahe Geothermie: Wärmequelle, Kältequelle, saisonaler Speicher Winter (Heizmodus) Erdsonde entzieht dem Erdboden Wärme, Wärmepumpe erhöht Temperatur auf Heizniveau (> 35 C) Sommer (Kühlmodus) Wasser von Erdsonde wird direkt - ohne Wärmepumpe - zur Gebäudekühlung genutzt. Wärme aus Gebäude und Umwelt wird in den Erdboden abgeführt 9-12 C 50 m C Alle Zahlen typische Werte für Berlin - 3 -

4 Der Erdboden als saisonaler Wärmespeicher Simulation der Geothermie im Untergrund Zyklische Wiederholung von Abkühlung des Bodens im Winter (oben) November Januar März Aufheizung des Bodens im Sommer (unten) Umweltwärme aus dem Sommer wird im Winter allmählich verbraucht Saisonaler Speicher Mai Juli September - 4 -

5 Technologien zur Nutzung oberflächennaher Geothermie Sondenfeld Speichersonde Saug-Schluck-Brunnen Integralsonde Wasserzirkulation in geschlossenen U-Rohren Wasserzirkulation in koaxialen Rohren Horizontale Zirkulation von Grundwasser Vertikale Zirkulation von Grundwasser Für alle Böden Niedrige Leistung pro Fläche Für alle Böden Niedrige Leistung pro Fläche Für Böden mit schmalem Grundwasserleiter Sehr hohe Leistung pro Fläche Für Böden mit breitem Grundwasserleiter Sehr hohe Leistung pro Fläche Patentiert durch Geo-En - 5 -

6 Geo-En Integralsonde: Höchste Leistung bei minimalem Platzbedarf durch vertikale Grundwasserzirkulation Geringer Bohraufwand und Platzbedarf: Förderung und Einleitung von Grundwasser über nur eine Bohrung Sehr hohe Leistungsdichte: kw pro 50 m². Hohe Effizienz durch direkte Grundwassernutzung: Leistungszahl > 6, Jahresarbeitszahl > 4 Kein horizontaler Wasser- und Stofftransport im Boden (vertikale Grundwasserzirkulation im Aquifer) Verockerungsffekte durch Design und Prozessführung minimiert Geringer Wartungsaufwand Langjährig erprobt und weiterentwickelt durch Geo-En Schluckbrunnen Pumpe Saugbrunnen - 6 -

7 Geo-En Anlage GeoSave: Einsparung von bis zu 70% Primärenergie durch maximale Nutzung von Umweltenergie Typische Anwendungen Kundenbedürfnis nach Unabhängigkeit von Gas oder maximalen Einsatz von Umweltwärme Objekte mit günstigen Strompreisen VORTEILE Wirtschaftlich Typische Betriebskosten: 3 5 Ct/kWh Maximale Unabhängigkeit von Preissteigerungen für fossile Energieträger Einfach Monovalentes System Kein Verbrennungsprozess, kein Abgassystem Nachhaltig Umwandlung jeder Kilowattstunde Strom in bis zu fünf Kilowattstunden Wärme oder dreißig Kilowattstunden Kälte Keine Geräuschemissionen GEOTHERMIE-QUELLE - 7 -

8 Energiebilanz GeoSave - 8 -

9 Geo-En Anlage GeoHybrid: Hybrid aus BHKW und Wärmepumpe: Über 50% weniger Gasverbrauch als bei reiner BHKW-Lösung, minimale Betriebskosten Typische Anwendungen Standorte mit niedrigem Gas- und hohem Strompreis Objekte mit Warmwasserbedarf auf hohem Temperaturniveau VORTEILE Niedrige Energiekosten Heizfunktion intelligent aufgeteilt zwischen BHKW und Wärmepumpe Gaseinsatz halbiert durch Einsatz kostenloser Umweltenergie Betrieb der Wärmepumpe mit günstigem BHKW-Strom Hohe Energieeffizienz CO2 Emissionen mindestens 50% geringer als bei reiner BHKW-Lösung - 9 -

10 Energiebilanz GeoHybrid Gas: 47 kwh 53 Strom: 3 kwh

11 Energiebilanz GeoHybrid Zum Vergleich: Gaskessel: 111 kwh Gas: 47 kwh 53 Strom: 3 kwh

12 Beispielprojekt Berlin-Pankow

13 Das System GeoHybrid in der Wohnanlage Brehmestraße in Berlin Pankow GeoHybrid Energy Manager Objekt (im Bau) Gasbrennwert- Kessel BHKW Hochtemperatur- Speicher Neubau Wohnblock in Berlin m² Wohnfläche Energieanlage: Wärmepumpe Niedertemperatur- Speicher 100 kw Wärmepumpe 33 kwel BHKW 20 Erdwärmesonden Solarabsorber Geothermie- Quellen Wärmetauscher 350 m² Solarabsorber 200 kw Spitzenlast-Gaskessel Integrales Geo-En Steuerungs- und Monitoringsystem Die Anlage nutzt neben der Erdwärme Solarstrahlung als Energiequelle. Solarthermische Absorber auf dem Dach liefern im Sommer Wärme, die zum thermischen Aufladen der Erdwärmesonden genutzt wird. Die Geothermie-Anlage dient so als saisonaler Speicher der Sonnenenergie. Im Winter nutzt die Wärmepumpe die Energie der Erdwärmesonden zum Heizen. Als zweite Wärmeerzeuger fungiert ein Blockheizkraftwerk (BHKW). Wärmepumpe und BHKW teilen sich die Wärmelast. Der Strom des BHKWs wird für den Betrieb der Wärmepumpe eingesetzt. Die Hybridanlage überzeugt neben der hohen Energieeffizienz durch außerordentliche Wirtschaftlichkeit

14 Kostenvergleich GeoHybrid-Fernwärme: 7 Jahre Amortisationszeit 250 T 200 T Laufende Kosten (Wartung, Betriebskosten, Betriebsführung) Fernwärme + Kompressionskälte GeoHybrid 3000 T 2500 T Kumulierte Laufende Kosten (Wartung, Betriebskosten, Betriebsführung) Fernwärme + Kompressionskälte GeoHybrid 150 T 100 T - 43 T - 69 T 2000 T 1500 T 1000 T Amortisation der Anschaffungskosten 50 T 500 T 0 T Jahr 0 T Jahr

15 Günstigste Effizienzklassen nach EnEV 2014 durch Wärmepumpen und Nutzung von Geothermie Beispielprojekt Wohnanlage ( m²) Energieausweis Transparente Einstufung der Energieeffizienz einer Immobilie anhand des Endenergieverbrauchs Energieeffizienzklasse ist Pflichtangabe bei Immobilienverkauf und -vermietung

16 Integrierte Energieanlagen von GeoEn Beispiel: GeoHybrid 600 kw Heizleistung, 115 kw Kühlleistung Anschluss Geothermie-Quellen Anschluss Solarabsorber Trinkwarmwasser Heizungs-/ Kühlwasser

17 GeoHybrid in m² Häuserzeile in Berlin Pankow

18 Geo-En Anlagensteuerung Umgebungsbedingungen Geo-En Anlage Leistungsprofil WÄRMEPUMPE STROM WETTER BRENNER SOLAR ABSORBER BLOCKHEIZ- KRAFTWERK WÄRME- RÜCKGEWINNUNG WARMWASSER ERDWÄRME BUDGET STEUERUNG LUFT-WÄRME- TAUSCHER SPEICHER HEIZUNG EINSTRAHLUNG ERDWÄRMESONDE WARTUNG MONITORING PV-ANLAGE KÜHLUNG

19 Geo-Ens Anlagensteuerung integriert multivalente Anlagen und sichert Anlagenverfügbarkeit, Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit Steuerung & Energy-Manager Funktionen der Anlagensteuerung Auswahl der primären Wärme- bzw. Kältequelle in Abhängigkeit von Außentemperatur, Solareinstrahlung, Wärme- bzw. Kältebudgets von Quellen & Speichern, u.a. Leistungsregelung der Wärmeerzeuger Verteilung des Solar- bzw. BHKW-Stroms auf Wärmepumpe, gebäudeansässige Verbraucher und Einspeisung Überwachung wesentlicher Anlagenfunktionen, Datenlogging Steuerung von Wartungseingriffen Zielwerte Maximale Anlagenzuverlässigkeit und -verfügbarkeit Maximale Energieeffizienz Einstellung des gewünschten Optimums von Betriebskosten und Primärenergieeinsatz Maximierung des Eigenverbrauchs des Solarund BHKW-Strom

20 Oberfläche Anlagensteuerung Hauptmenü Wärmepumpe Integralsonden Hydraulik Kühlung Logbuch Wärmemengenzähler

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