Wie versorgen wir den Schweizer Gebäudepark CO 2 - frei mit Energie (Strom und Wärme)?

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1 Wie versorgen wir den Schweizer Gebäudepark CO 2 - frei mit Energie (Strom und Wärme)? Dr. Roman Gysel, Leiter Projekte, Energy Systems, Meyer Burger AG Technische Herausforderungen 1. Elektrizitätsnetz nicht überlasten am kältesten Tag im Jahr 2. Grosses Wärmeangebot im Sommer, grosser Bedarf im Winter 3. Strom- und Wärmeversorgung: Flächenkonkurrenz am Gebäude? 2 1

2 Gesamtsystem: 2Sol Dachanlage: Herausforderungen durch Meyer Burger gelöst. Ernten Herausforderungen: Integrale Planung und Simulation des Gesamtsystems 2Sol: Dokumentation und Erfahrung Umwandeln Herausforderungen: Leistungsübergabe Auslegung der Wärmetauscher, Pufferspeicher, Erdwärmesonden Speichern 3 1. Erhöhung der Effizienz von Wärmepumpen(auch an kalten Tagen!) Möglichst hohe Quelltemperaturen Möglichst tiefe Systemtemperaturen Stadt Zürich, Erhöhung der Quellentemperatur von Wärmepumpen, Sept

3 2. Erdreich als saisonalen Zwischenspeicher nutzen 3. Hybridkollektoren nutzen: Wärme + Strom Sehr dünne Bauweise Optimiert für Temperaturen bis 35 C Leistung elektrisch: 275 W bei STC Leistung thermisch: min. 900 W bei eta 0 Niedertemperaturwärme 3

4 Kollektorvergleich (Wärme) Kollektorkonzept: Unabgedeckt, ungedämmt und ungerahmt Gedämmt und abgedeckt Kollektorbezeichnung Hybridkollektor Schwimmbadabsorber Flachkollektor Röhrenkollektor Betriebstemperaturen C C C < 90 C Max. Stagnationstemperatur ca. Anwendung 80 C 90 C 150 C > 300 C - Erdsonden- Regeneration - Eisspeicher- Regeneration - Schwimmbadheizung - WW-Vorerwärmung - Poolheizung - Luftabsorber für WP- Systeme - WW-Erwärmung - Heizungsunterstütz ung - WW-Erwärmung - Heizungsunterstützung - Prozesswärme - solare Kühlung 7 Warum nicht thermische Langzeitspeicher In speziellen Fällen einsetzbar (Neubau, Raumverhältnisse gegeben) 4

5 Vorteil Hybridkollektor: Grösserer elektrischer Ertrag El. Leistung Temperatur Bei 25 C statt 65 C: +20% an Leistung statt 228 W nun 275 W Erwartete Bruttowärmeerträge Bruttowärmeertrag Hybridkollektor 1'200 1' kwh/m für Bern (10 ) in Abhängigkeit von der Kollektormitteltemperatur (T m ) Globalstrahlung Bruttowärmeertrag (Tm=10 C) Bruttowärmeertrag (Tm=20 C) Bruttowärmeertrag (Tm=30 C) kwh/m Elektrischer Ertrag Jahresertrag 0 5

6 Beispiel: Oberfeld Ostermundigen 11 Beispiel: Oberfeld Ostermundigen Wohnungen 100 Minergie-P-Eco Wärmebedarf Erdwärmesonden Haus B (eines von dreihäusern) PVT-Kollektor- Fläche < 30 kwh/m²/jahr 18 à 190 m, 1 à 300m 75 kw WP Wärme 40 kw WP BWW m² (Haus B: 630 m²) 12 6

7 Resultate 1. Erdwärmesondenfeld: Wärmerückspeisung/Wärmebezug? 2. Temperaturänderungen der Erdwärmesonden? 3. Effizienz Thermiekollektorfeld, thermisch und elektrisch? 4. PVT-Kollektoren: Messdaten/Plandaten? 13 Wärmebezug der Wärmepumpen Energie für Warmwasser steigt von August bis Februar 14 7

8 Erdwärmesonden-Temperaturen Regeneration bis November Dann Tagesmitteltemperatur < 10 C: keine Regeneration mehr zu EWS von EWS 15 Wärmeertrag und -bedarf Produktion / Bezug 60% Ertragsprognose Anteil August-Jan am Gesamtjahr: 33% 16 8

9 Erwartete Bruttowärmeerträge Bruttowärmeertrag Hybridkollektor 1'200 1' kwh/m für Bern (10 ) in Abhängigkeit von der Kollektormitteltemperatur (T m ) Globalstrahlung Bruttowärmeertrag (Tm=10 C) Bruttowärmeertrag (Tm=20 C) Bruttowärmeertrag (Tm=30 C) kwh/m Elektrischer Ertrag Jahresertrag 0 Vergleich Prognose und gemessen Standort Bern, Installation 0 0 flach- Referenzjahr gegenüber Messdaten Einstrahlung gemessen Therm. Ertrag gemessen Globalstrahlung Bruttowärmeertrag bei Tm=20 C Bruttowärmeertrag bei Tm=30 C kwh/m Grund für August-Abweichung? 18 9

10 Effizienz Gemessen: 34% der Einstrahlung genutzt (nur thermisch!) Aus Bruttowärmeertrag C): ca. 37% (+16% elektrisch) 19 Fazit Lösungen sind gebaut, funktionieren! Hybridkollektor Erdwärmesonden Wärmepumpen Erträge entsprechen bis jetzt den Erwartungen Sicherheit! Meyer Burger unterstützt Sie! Planung: Erfahrung und Planerdokumentationvorhanden: Komponenten: Herstellung von Hybridkollektoren in GWatt (Thun) 20 10

11 Suurstoffi Rotkreuz Niedertemperatur-Nahwärmenetz 600 kwp elektrisch 2000 kwp thermisch Bau März-Dezember 2014 Zero-Zero (Emissionen, Energie) Kommen Sie an Bord! 22 11