¾ für 2000-W-Gesellschaft

Transkript

1 Erdwärmesonden bei zunehmender Dichte - Wie kann eine stetige Auskühlung des Erdreiches verhindert werden? Hintergrund ¾ für 2000-W-Gesellschaft 2

2 Hintergrund 1/6 der Energie aus Erdwärme Wärmepumpen kwh/m2/a 3 Hintergrund π* Nur 3 kwh/m2/a sind erneuerbar (EK 2050: kwh/m2/a) 4

3 Studie RegenOpt Optionen zur Vermeidung nachbarschaftlicher Beeinflussung von Erdwärmesonden Vergleich von Regenerationsmethoden technisch ökonomisch 5 Langzeitauskühlung 250m Ausschnitt aus der Erdwärmesondenkarte des Kantons Zürich. EWS sind als grüne Punkte dargestellt. 6

4 Langzeitauskühlung 20m 250m Vereinfachung: 20 m Raster 200 m Sondenlänge Typisches Erdreich für Zürich 35 kwh/m 2 /a EK kwh/m 2 /a 7 Langzeitauskühlung 20m 250m Zusätzliche Auskühlung von ca. 7 K nach 50 Jahre Schon 2 K können Frostschäden verursachen [2] [2] Regenration nötig 8

5 Regenerationsgrad unterschiedlicher Technologieen Geringer Regenerationsanteil Geocooling Vollständige Regeneration möglich Abgedeckter Kollektor Unabgedeckter, selektiver Kollektor Regeneration wird durch Auskühlung des Erdreiches verstärkt Luft Wärmetauscher Unabgedeckter, unselektiver Kollektor PV/T Kollektor Fairer Vergleich? Nachbarsonden: Raster 20x20 m (35 kwh/m 2 ) Nachbarsonden regenerieren gleich wie betrachtetes System Auslegung nach SIA 384/6 T Sole > -1.5 C nach 50 Jahren (T Sole Eintritt >-3 C) 9 Auslegung nach SIA (Einzelsonde) Eintrittstemperatur in C Zeit in Jahren Standardvariante STASCH 2 simuliert in Polysun über 50 Jahre. Einzelsonde 120 m; SIA 384/6 Grenzwert: T Sole Eintritt > -3 C 10

6 Langzeitauskühlung Auslegung nach SIA (mit g-funktion Nachbarn) Eintrittstemperatur in C Zeit in Jahren Eintrittstemperatur in C Zeit in Jahren Mit Einfluss der Nachbarn Was ist wirtschaftlicher? Eintrittstemperatur in C Kosten direkt Vergleichbar Zeit in Jahren 11 Simulation in Polysun Mehrfamilienhaus mit 12 Wohneinheiten Basis für alle Regenerationsvarianten der Simulationsstudie QWW = 24 MWh/a Qzirk = 17 MWh/a QEWS = 87 MWh/a QRH = 72 MWh/a 12

7 Simulation in Polysun Geocooling 13 Simulation in Polysun - Luftwärmetauscher Nennleistung: 60 kw 14

8 Simulation in Polysun Solare Regeneration Bruttofläche: 60 m 2 15 Simulation in Polysun Solare Regeneration Bruttofläche: 100 % Regeneration oder 100% Süd-Dachfläche 16

9 Netto-Erdwärmeentzug und Regeneration im 1. Betriebsjahr 17 Energieverbrauch (elektrisch) Gute Jahresbilanz durch PVT-Einspeisung Kleinster Verbrauch bei verglasten Kollektoren Regeneration braucht Pumpenstrom COP sinkt nach 50 Jahren Auskühlung 18

10 EWS - Gesamtmeter Benötigte Sondenmeter zum Einhalten der SIA 384/6 Zieltemperaturen -3/0 C nach 50 Betriebsjahren 19 Wärmegestehungskosten Investitionsausgaben: Angaben aus der Wirtschaft Methode: «Variantenvergleich von Energiesystemen» -> Werkzeuge 20

11 Technisches Fazit Zusätzliche 7 K Auskühlung durch Nachbar - EWS Teil-Regeneration kann der Langzeitauskühlung entgegenwirken Teil-Regeneration ist günstiger und nachhaltiger als längere EWS 100 % Regeneration ist teurer und nur möglich durch Verglaste Kollektoren Selektive unabgedeckte Absorber Kostenunterschiede zw. den Regenerationsmethoden sind gering Keine Methode kann favorisiert werden Die Wahl für eine Methode hängt von der Bausituation ab 21 Danksagung Dieses Projekt wurde unterstützt durch: Amt für Hochbauten, Stadt Zürich Begleitgruppe: Franz Sprecher, Roland Wagner, Nicole Külling (AHB) Michael Kriegers (Meierhans + Partner AG, Zürich) Ernst Rohner (Geowatt AG, Zürich) Schlussbericht: 22

12 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! 23 Referenzen [1] Jakob, M., Flury, K., Gross, N., Martius, G. & Sunarjo, B., Kurzbericht - Konzept Energieversorgung Szenarien für eine 2000-Watt-kompatible Wärmeversorgung für die Stadt Zürich. Im Auftrag des Energiebeauftragten der Stadt Zürich. [2] Bassetti, S., Rohner, E., Signorelli, S., Matthey, B., 2006, EnergieSchweiz, Dokumentation von Schadensfällen bei Erdwärmesonden. (Download [3] Wagner, R., & Weisskopf, T. Erdsondenpotenzial in der Stadt Zürich. Im Auftrag des Amtes für Hochbauten der Stadt Zürich, 2014 (Download -> Projekte realisiert) 24