INTERNATIONALE ENERGIEINNOVATIONEN

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1 INTERNATIONALE ENERGIEINNOVATIONEN Matthias Watzak-Helmer T: M: klimaaktiv.at bmlfuw.gv.at 1

2 INTERNATIONALE ENERGIEINNOVATIONEN Anergienetze Familiengenossenschaft Zürich Friesenberg (CH) (Suurstoffi Rotkreuz (CH)) (ETH Zürich Hönggerberg) (Richti Areal Zürich) Niedertemperaturnetze Stadtwerke Crailsheim (DE) (Amorbach (DE)) Abwasserenergie Wintower (Winterthur CH) 2

3 ANERGIENETZE Familiengenossenschaft Zürich Friesenberg (CH) klimaaktiv.at bmlfuw.gv.at 3

4 FAMILIENHEIMGENOSSENSCHAFT ZÜRICH 4

5 FGZ 1929 gegründet Wohneinheiten Einwohner 35 GWh Wärmeverbrauch Öl & Gasheizungen t CO 2 -Emissionen 5

6 FGZ PLAN Wohneinheiten Einwohner - 20 GWh Wärmeverbrauch Sanierung & Ersatzneubau Machbarkeitsstudie und Planung durch Amstein & Walthert 2/3 Abwärme (& Solar) 870 t CO 2 -Emissionen 90 % Einsparung ggü

7 FGZ - VERSORGUNGSKONZEPT 7

8 FGZ - ERDSONDEN 8

9 FGZ - ERDSONDEN Geplant: 3 Speicher 500 Sonden gesamt 10 GWh Kapazität (7 MW) Realisiert: Grünmatt (1 Speicherfeld) 150 Sonden (5 parallele Gruppen a 30 Sonden) 250 m Bohrtiefe Parallel zu Verbrauchern angeordnet passive Steuerung (Klappen regeln Volumenstrom) Boden war schwierig zu bohren Bis 100 m Tiefe Lehm (Hüllrohre) Darunter Fels 9

10 FGZ - ANERGIENETZ 10

11 FGZ - ANERGIENETZ Ausbau in 3 Etappen 1 umgesetzt Leitungen DN 500 Durchmesser 1 m (1,8 m) Verlegungstiefe 6 m 3 /min maximaler Durchfluss 2 Stunden Speicherkapazität Betrieb Medium Wasser 4-24 C Betriebstemperatur 4 C wegen Vereisungsgefahr 24 C wegen Kühlnetz Swisscom 11

12 FGZ - VERTEILZENTRALEN 12

13 FGZ - VERTEILZENTRALEN Wärmepumpen JAZ 4,5 (NH3; VL 67 C) Durchflussgeregelt ( T = 4K) 2-stufige Warmwasserbereitung WP Grünmatt 2 MW th 650 kw el Heizkessel Spitzenlastabdeckung & Backup Bestand bleibt Gas oder Öl Keine Einspeisung ins Anergienetz Hausnetz (Zentrale bis Wohnung) WW Zirkulationsleitungen bis 800 m hohen Verlusten ~ 50 % Lüftungsanlage mit energetischer Nutzung im Neubau 13

14 FGZ - ENERGIEQUELLEN 14

15 FGZ - ENERGIEQUELLEN Abwärme 7 MW (Endausbau) Swisscom Binz: eingebunden Wärmeabgabe bis zu 1,5 MW Free Cooling Lastspitzen mittels Kältemaschine FGZ errichtete Netz & Abnahmestation 100 % Backupkühlung (Ausfall Netz) Credit Suisse Uetlihof geplante Einbindung im 2ten Bauabschnitt (vor 2020) Photovoltaik im Neubau Solarthermie aktuell kein Thema Konkurrenz zu Abwärme 15

16 FGZ - WIRTSCHAFTLICHKEIT Investitionskosten 42 Mio CHF 10% Förderungen Anergienetz, Verteiler, Wärmepumpen, Quellanbindung, Erdsondenspeicher Sanierung / Umbau Heizzentralen nicht enthalten Abschreibungszeitraum Wärmepumpen: 20 Jahre Netz & Speicher: 50 Jahre Amortisationsdauer: 25 Jahre Wärmekosten 0,20 CHF/kWh Aktuell keine Mehrkosten Beschluss Genossenschafter Maximale Mehrkosten 16 CHF/HH/Monat Alternativ BHKW mit 0,26 CHF/kWh 16

17 NIEDERTEMPERATURNETZE Stadtwerke Crailsheim (DE) klimaaktiv.at bmlfuw.gv.at 17

18 SOLARSIEDLUNG CRAILSHEIM Areal einer ehemaligen Kaserne ca. 32 ha 260 Wohneinheiten Schule mit Sporthalle m² kond. Fläche Planer = Errichter = Betreiber = Stadtwerke Crailsheim! Anschlussverpflichtung Gesamt-Wärmebedarf ~ MWh/a Messung MWh Solar t CO 2 18

19 SOLARSIEDLUNG CRAILSHEIM 19

20 CRAILSHEIM - KONZEPT 20

21 CRAILSHEIM - NETZ FW 2 Leiter-Netz 65 / 35 C ST: 2 extra Leitungen Netzlänge (FW + ST) ca. 3,1 km 21

22 CRAILSHEIM - KOLLEKTOREN 22

23 CRAILSHEIM - GROßKOLLEKTOREN Größte ST-Nahwärme Deutschlands Wohngebäude m², 875 kw th Lärmschutzwall m², kw th Hirtenwiesenhalle 200 m², 100 kw th Gymnasium 550 m², 275 kw th 23

24 CRAILSHEIM - SPEICHER 24

25 CRAILSHEIM - TAGESSPEICHER 100 m³ 14 m 108 C, 3 bar (= 15% mehr Speicherkapazität) Schichtbeladung 25 Quelle: Stadtwerke Crailsheim

26 CRAILSHEIM - KURZZEITSPEICHER 480 m³ 14 m 108 C, 3 bar Schichtbeladung 26 Quelle: Stadtwerke Crailsheim

27 CRAILSHEIM SAISONALER SPEICHER 80 U-Sonden 55 m teif m³ Muschelkalk (= m³ Wasseräquivalent) 27 Quelle: Stadtwerke Crailsheim

28 CRAILSHEIM SAISONALER SPEICHER 28 Quelle: Stadtwerke Crailsheim

29 CRAILSHEIM SAISONALER SPEICHER 29 Quelle: Stadtwerke Crailsheim

30 CRAILSHEIM SAISONALER SPEICHER 30 Quelle: Stadtwerke Crailsheim

31 CRAILSHEIM - SCHEMA 31

32 CRAILSHEIM - WIRTSCHAFTLICHKEIT Investitionskosten 8 Mio 3,4 Mio Förderung (BMU & Land Baden-Württemberg) Wärmepreis (gleich im gesamten Versorgungsgebiet) 8,5 ct/kwh 4,88 /kw/monat Abschreibungszeitraum Netz & Speicher: >50 a Wärmepumpe (Kompressor) & Kollektorfelder: 20 a Amortisationsdauer (geplant): 20 Jahre real dzt. schneller! 32

33 ABWASSERENERGIE Wintower (Winterthur - CH) klimaaktiv.at bmlfuw.gv.at 33

34 WINTOWER WÄRME UND KÄLTE AUS ABWASSER Erbaut 1966 Saniert Stockwerken m² Nutzfläche MINERGIE zertifiziert Quelle: 34

35 WINTOWER - ENERGIEKONZEPT Wärmerückgewinnung innerhalb des Gebäudes (Server etc.) Abwasserenergie aus dem Kanal (Externer Wärmetauscher) Backup (Spitzenabdeckung) ist Biomasse-Fernwärme. 35

36 WINTOWER - ENERGIEKONZEPT 36 Wärmetauscher ist wartungsfrei und selbstreinigend

37 WINTERTHUR TECHN. DATEN Mindestabwassermenge im Kanal: 160 l/s Entnahmemenge: max. 50 l/s max. Entzugsleistung: 480 kw (-0,18 C) max. Abwärmeleistung: 840 kw (+0,31 C) Leistung Wärmepumpe: 585 kw (Heizung) bzw. 605 kw (Kühlung) Investitionskosten: 4 Mio. CHF Rentabel bei Vollbelegung Abwassernutzung für MINERGIE-Zertifizierung essentiell 37

38 ABWASSERENERGIE HOHES UNGENUTZTES POTENZIAL Wo Gebäude stehen, gibt es auch Abwasser! Größtes Energieleck eines Passivhauses Abwasser ist eine Wärmequelle (> 10 C) Potential einige Prozent des Heizwärmebedarfs zu decken Abwasserbehandlung benötigt rund 1 % des Strombedarfs und hat ein großes Optimierungspotential Thermische Nutzung des Abwassers Thermische Klärschlammverwertung Stromproduktion aus Klärgas Optimierung der Luftzufuhr in das Belebungsbecken Rückgewinnung von Abwärme aus Belebungsbecken Abwasserkraftwerk (Lageenergie) Solarenergie (PV oder thermisch Klärschlammtrocknung) 38

39 DANKE FÜR DIE AUFMERKSAMKEIT klimaaktiv.at bmlfuw.gv.at 39

40 klimaaktiv ist die Klimaschutzinitiative des Bundesministeriums für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft. Seit 2004 deckt klimaaktiv mit den Themenschwerpunkten Bauen und Sanieren, Energiesparen, Erneuerbare Energie und Mobilität alle zentralen Technologiebereiche einer zukunftsfähigen Energienutzung ab. klimaaktiv leistet mit der Entwicklung von Qualitätsstandards, der aktiven Beratung und Schulung, sowie breit gestreuter Informationsarbeit einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz. klimaaktiv dient dabei als Plattform für Initiativen von Unternehmen, Ländern und Gemeinden, Organisationen und Privatpersonen. Kontakt: Programmmanagement: tina vienna Web: klimaaktiv.at bmlfuw.gv.at 40

41 ANERGIENETZE Suurstoffi Rotkreuz (CH) klimaaktiv.at bmlfuw.gv.at 41

42 SUURSTOFFI - ROTKREUZ 42

43 SUURSTOFFI - AREAL Areal: 10 ha HWB gem. SIA 380/1 43

44 SUURSTOFFI - KONZEPT Double-Zero Keine CO2-Emissionen Keine Energieimporte (im Jahresdurchschnitt) Strategie Sommerwärme gegen Winterkälte Keine Brennstoffe Aktivierung des Erdreichs als saisonalen Speicher (durch Abwärme aus Klimatisierung u. Solarhybrid) Einsatz von Wärmepumpen Anergienetz mit dezentralen Wärmebereitstellung Elektrizität aus PV und PVT 44

45 SUURSTOFFI - SPEICHER 5 Speicher geplant 1. Etappe 3 Sondenverteiler à 74 Sonden 150 m Bohrtiefe 5 m Bohrabstand 45

46 SUURSTOFFI - ANERGIENETZ DN 500 Hoher Volumenstrom Optimierung über Energiedicht Ungedämmte dicke Rohreleitungen sind billiger als dünne mit Dämmung Maschennetze sind die Zukunft der Anergienetze 46

47 SUURSTOFFI - ENERGIEBILANZ Bestand Plan Endausbau 47

48 SUURSTOFFI - ENERGIEBILANZ Freecooling erhöhen Entwärmung Gebäude Technische Klimakälte Thermische PV-Anlage Kühlung PV Module Elektrische Wirkungsgraderhöhung Nur auf Grund der begrenzten Flächen im Einsatz (sonst ST) Aufbauphase bedingt Zwischenlösungen Holzheizung Elektrische Nachheizung für Brauchwarmwasser 48

49 SUURSTOFFI BAUSTUFE 1 49

50 SUURSTOFFI BAUSTUFE 2 50

51 SUURSTOFFI - ENDAUSBAU 51

52 SUURSTOFFI ERDSPEICHER 52

53 SUURSTOFFI WIRTSCHAFTLICHKEIT Investitionskosten: 40 Mio CHF Abschreibungszeitraum (Mittel 44 Jahre) Speicher: 80 Jahre Anergienetz: 60 Jahre PV & PVT: 30 Jahre Wärmepumpe: 20 Jahre Zinssatz: 2 % p.a. Wärmekosten (=Kühlkosten): 0,17 CHF/kWh Investor (Zug Estates Gruppe) errichtet Quartier und Energieversorgung Sichere Geldanlage! Double Zero und die div. Labels sind ein gutes Marketinginstrument. 53

54 ANERGIENETZE ETH Hönggerberg (CH) klimaaktiv.at bmlfuw.gv.at 54

55 ETH HÖNGGERBERG 55

56 ETH BESTANDSDATEN Über Studierende, Lernende und Mitarbeitende Über 20 Gebäude die seit den 60 Jahren erbaut wurden Energiebedarf 2012: 20.1 Gigawattstunden Wärme ca Gigawattstunden Kälte ca Gigawattstunden Elektrizität ca m 3 Wasserverbrauch Wärmeversorgung erfolgt (noch) vorwiegend über zentrale Gasbrenner Wärme/Kälte wird über campusinterne Fernleitungsnetz verteilt 56

57 ETH ENTWICKLUNGSPLAN 57

58 ETH - ENERGIEPLANUNG Heute Morgen Fernwärme Anergienetz 58

59 ETH - ENERGIEPLANUNG Start Planung 2006, Endausbau Erdspeicherfelder für den ganzen Campus Schrittweise Umsetzung mit Ausbau und Sanierung der Gebäude am Standort Hönggerberg Anzahl Erdsonden: ca (je ca. 200m tief) Investitionen pro Feld: Ca Mio. CHF Jahresarbeitszahl Wärme, ca. 5 / Kälte: ca. 10 Strombedarf zur Veredelung der Wärme / Kälte Rest wird über das Erdreich zur Verfügung gestellt. Gesamtspeicherkapazität: > 15 GWh 59

60 ETH - NETZPLANUNG 60

61 ETH BAUSTUFE 1 61

62 Erdspeicher Free-Cooling ETH FUNKTIONSPRINZIP 62

63 ETH ENERGIEKANAL 63

64 ETH ERFAHRUNGEN Der Umbau einer komplexen Infrastruktur dauert Jahrzehnte. Die ETH Zürich braucht Risikobereitschaft und Druchhaltevermögen um ein solches Projekt zu realisieren. Resultate sind nicht sofort verfügbar Transparente interne Kommunikation und das Kommittent des Management sind unabdingbar. Es ist wichtig das Projekt in kleinere Projekteinheiten zu unterteilen (Etappen) und deren Erfolg/Fortschritt zu kommunizieren. 64

65 ANERGIENETZE Richti Areal - Zürich (CH) klimaaktiv.at bmlfuw.gv.at 65

66 RICHTI AREAL 66

67 RICHTI AREAL BAUFELDPLAN 67

68 RICHTI AREAL - PROJEKTINFORMATION Grüne Wiese Projekt (mit Altlasten) 1200 EW (500 Wohnungen) 3000 Arbeitsplätze 7 Baufelder 6 Blockrandverbauungen (Wohnbauten) 1 Hochhaus (Dienstleistungsgebäude) Ziele der 2000-Watt-Gesellschaft erfüllt Anergienetz mit Erdspeicher (Sondenfeld) 220 Sonden je 225 m Bohrtiefe (5 Meter Abstand) 68

69 RICHTI AREAL - ERFAHRUNGEN Schnittstelle zwischen Planer schwierig 1 Planer für Anergienetz & 7 Planer für Baufelder Dadurch Überdimensionierung des Gesamtsystems Übergabestationen je Baufeld werden nicht von Anergienetz gesteuert, dieses reagiert nur Anforderung ans Anergienetz: Temperaturspreizung an der Wärmepumpe muss 4 K sein. Amortisationszeitraum: 25 Jahre 69

70 NIEDERTEMPERATURNETZE Neckarsulm Amorbach (DE) klimaaktiv.at bmlfuw.gv.at 70

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72 SOLARSIEDLUNG NECKARSULM- AMORBACH II Abschnitt: Grenchenstraße > 140 Abnehmer (> 750 Wohneinheiten) > m² konditionierte Fläche Gesamt-Wärmebedarf ~ MWh/a 72

73 Großkollektoren SOLARSIEDLUNG NECKARSULM- AMORBACH II auf Ladenzentrum, Seniorenheim, Schule (+ Sporthalle), Parkplatz & mehrere WHA ca m² Endausbau m² ca kw th kw th Ertrag ca MWh Solare Deckung % 73

74 SOLARSIEDLUNG NECKARSULM AMORBACH II Speicher 2 x 100 m³ ca m³ Erdsondenspeicher (530 Sonden a 30 m) erweiterbar 74

75 WP RL 25 C C Bis zu 90 C 75

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78 AMORBACH II TECHNISCHE DETAILS Netztemp. 70/40 C Solarer Ertrag ~ MWh/a Entspricht ca l Heizöl bzw t CO 2 Leistung WP 521 kw th (zur Speicherbewirtschaftung) Planer-Errichter-Betreiber = Stadtwerke! Investitionskosten (solare Fernwärme): ca. 3,5 Mio. (bis 2008) 78