Anergienetze und Wärmepumpen. Marco Nani

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1 Anergienetze und Wärmepumpen Marco Nani

2 Anergie aus Sicht der Heiztechnik Was ist Anergie? Als Anergie wird die von der Umgebung entnommene nicht nutzbare Wärme bezeichnet, welche mit elektrischer Energie einer Wärmepumpe in nutzbare Heizwärme umgewandelt werden kann. Nicht nutzbare Wärme hat ein Temperaturniveau, aufgrund dessen sie nicht für die Raumheizung oder Brauchwasser-Erwärmung genutzt werden kann. Was ist ein Anergienetz? Anergie wird mittels Verteilleitungen zu verschiedenen Gebäuden gebracht, in denen die nicht nutzbare Wärme als Quelle für den Betrieb der Wärmepumpen zur Verfügung steht. Durch die Wärmepumpe wird die Quellenergie auf ein nutzbares Temperaturniveau gehoben Hoval AG 2

3 Varianten von Anergienetzen Wärmequellen Nutzung von Grundwasser, Abwasser, Abwärme oder auch Erdsonden Systeme System 1: Netze mit geringer Reichweite, Einsatz meist in kleineren bis mittleren Überbauungen System 2: Netze mit grosser Reichweite mit Anergienetz-Betreiber Hoval AG 3

4 System 1: Kleine Netze

5 Merkmale kleine Anergienetze Mehrere EFH/MFH mit zentraler Wärmequelle, Verteilung Anergie zu den Wärmepumpen in Unterstationen Betreiber ist Eigentümer der Liegenschaft / Liegenschaften Wärmequelle ist meist Grundwasser, weitere Möglichkeiten sind Abwärme oder Erdsonden (je nach Sondenanordnung) Der Systementscheid ist noch nicht zwingend gefallen System mit Anergienetz steht daher in Konkurrenz zu... Zentraler Wärmeerzeugung mit Wärmepumpe, Fernwärmeleitung und Unterstation Hoval / Nov-14 Anergie 5

6 System mit zentraler WP Hoval AG 6

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8 Zentrale Wärmeerzeugung mit Wärmepumpen Für die zentrale Wärmeerzeugung ergeben sich bezüglich Energieeffizienz folgende Probleme: Deckung Wärmeverluste in den Verteilleitungen Überhöhung der Vorlauftemperaturen in der Zentrale über das benötigte Mass. zur Deckung der Wärmeverluste in den Verteilleitungen zur Gewährleistung der Wärmeversorgung des Verbrauchers mit der höchsten Vorlauftemperatur Unnötige Anhebung des gesamten Anlagen-Wasserinhaltes auf die höhere Vorlauftemperatur bei dezentraler Brauchwasser-Erwärmung Wärmeverluste in den Sommermonaten über das Verteilleitungsnetz Hoval AG 8

9 Zentrale Wärmeerzeugung mit Wärmepumpen Mögliche Alternativen: Dezentrale Wärmeerzeugung in den einzelnen Stationen, bei Sole/ Wasser- oder Wasser/Wasser-Wärmepumpen Verteilung des Quellenmediums auf die einzelnen Stationen -> Anergie-Netz Zentrale Wärmeerzeugung für den Heizbetrieb, Brauchwasser- Erwärmung dezentral in den Unterstationen mittels Wasser/Wasseroder Luft/Wasser-Wärmepumpen Hoval AG 9

10 Anergienetz Hoval AG 10

11 Systemvergleich Investitionen Hoval / Nov-14 Anergie 11

12 Zentrale Heizungs-WP, dezentrale W/W-Wärmepumpe zur dezentralen Brauchwassererwärmung Hoval AG 12

13 Zentrale Heizungs-WP, dezentrale W/W-Wärmepumpe zur dezentralen Brauchwassererwärmung Hohe Effizienz bei der Brauchwasser-Erwärmung Zentrale Wärmepumpe muss die Heizleistung und die Quellenergie für den Betrieb der dezentralen Wärmepumpen erzeugen Die zentrale Wärmepumpe wird ca. 85 % der Gesamtleistung erbringen müssen Die Verbindungsleitung muss als isolierte Fernwärmeleitung ausgeführt werden, -> Preis! Dezentrale Brauchwasser-Erwärmung mit Wasser/Wasser-Wärmepumpe ist daher die teuerste Lösung Eine Lösung mit dezentralen Luft/Wasser-Wärmepumpen zur BWW- Erzeugung ist kostengünstiger aber nicht mehr so effizient Hoval AG 13

14 Kleine Anergienetze Zu beachten bei Anergienetzen: Bedarfsabhängige Regulierung der Quellenergie, z.b. durch die Regulierung der Grundwasser-Pumpen Bedarfsabhängige Regulierung der Netzpumpe Frostsicherheit bei reinem Wasser im Anergienetz gewährleisten Bei Grossanlagen zur Erhöhung der Versorgungssicherheit: 2 Förderbrunnen vorsehen, Netzpumpe als Doppelpumpe ausführen; evtl. zusätzlichen Anschluss als Backup vorsehen Systemtrennung mittels Plattentauscher mit geringer Grädigkeit, je nach Quelle in der Zentrale und in den Unterstationen Falls vorhanden Einspeisung von Abwärme ins Anergienetz (Einsatzgrenzen WP beachten!) Alarmierungskonzept erarbeiten Hoval AG 14

15 Anergienetz Pulvermühlestrasse, Chur Ausgangslage: 4 Mehrfamilienhäuser aus den 60er-Jahren 130 Wohnungen Zentrale Wärmeversorgung mit Ölkessel, Wärmeversorgung über Fernleitungen Durchschnittlicher Ölverbrauch von Liter /a Hoval AG 15

16 Anergienetz Pulvermühlestrasse, Chur Konzept mit Anergienetz: Zentrale Förderung von Grundwasser Verteilung Quellenergie über Anergienetz zu den Wärmepumpen in jedem Gebäude Einspeisung Lüftungsabwärme aus den Gebäuden ins Anergienetz, diese Energie wird dezentral durch eine zusätzliche Wärmepumpe zur Brauchwasser-Erwärmung genutzt Photovoltaik-Anlage zur Erzeugung der elektrischen Energie der Wärmepumpen Hoval AG 16

17 Pulvermühlestrasse, Chur Hoval AG 17

18 Pulvermühlestrasse, Chur Hoval AG 19

19 Anergienetz Pulvermühlestrasse, Chur Kennzahlen Bisher Mit Anergienetz Energiebedarf Heizung (kwh) CO 2 -Emissionen (kg) Stromproduktion aus PV-Anlage (kwh) Jährliche Energiekosten CHF CHF Hoval AG 20

20 Vorteile Anergienetz Durch Anergienetze werden die höchsten Jahresarbeitszahlen erzielt: Keine Wärmeverluste in den Verteilleitungen Keine unnötige Überhöhung der Vorlauftemperaturen Dezentrale Brauchwasser-Erwärmung ohne zusätzliche Energieverluste Anergienetze sind nicht teurer als Anlagen mit zentraler Wärmeerzeugung Weisen aufgrund ihrer hohen Effizienz tiefste Betriebskosten auf Schonen die Umwelt Hoval AG 21

21 System 2: Netz mit Anergienetz-Betreiber

22 Anergienetze mit Netzbetreiber Netzbetreiber ist nicht Eigentümer der Liegenschaft Netzbetreiber verkauft Anergie an Eigentümer/Verbraucher Systementscheid ist gefallen Netzbetreiber hat bestimmte Anschluss-Bedingungen Temperatur (T VL, T RL, deltat) Volumenstrom respektive Druckverlust Mit/ohne Systemtrennung (erhöhte Sicherheit mit Systemtrennung) Medium im Anergienetz Als Quelle dient oft Abwärme aus Industrie, Kraftwerken oder z.b. ARA, aber auch Grundwasser oder Oberfächenwasser ist möglich Hoval / Nov-14 Anergie 23

23 Anergienetze mit Netzbetreiber Hoval / Nov-14 Anergie 24

24 Anergienetze mit Netzbetreiber Zu beachten bei den Unterstationen: Bedarfsabhängige Regulierung der bezogenen Quellenergie Frostsicherheit bei reinem Wasser im Anergienetz gewährleisten Systemtrennung vorgeschrieben (Anschlussbedingung Netzbetreiber) Bei erhöhten Temperaturen Einsatzgrenzen Wärmepumpen beachten Hoval AG 25

25 Verantwortung für Energie und Umwelt Marco Nani