Großwärmespeicher mit Großwärmepumpen für die Stadt Linz Vision oder ein zukünftiges urbanes Konzept?

Transkript

1 Großwärmespeicher mit für die Stadt Linz Vision oder ein zukünftiges urbanes Konzept? Dipl.-Ing. Dr. techn. Petra Drucker Entwicklung von Energie- und Wärmebedarf Entwicklung des Energiebedarfs der Letztverbraucher und des Wärmeverkaufs in Österreich Prognose zur Entwicklung der Raumwärme in Deutschland Bildquelle: FGW Fachverband der Gas- und Wärmeversorgungsunternehmungen (2014) Bildquelle: Sterner, M.; Stadler, I. (2014)

2 Fernwärme in Linz aktuell Versorgungsgebiet Erzeugung Fernheizkraftwerk Linz Süd: GuD-Anlagen Linz Mitte: GuD-Anlagen, Biomassekraftwerk und Reststoffheizkraftwerk, 24h-Pufferspeicher mit rd m³ Fernheizwerk Dornach (Spitzenabdeckung) Fernwärme in Linz (Daten 2012)

3 Wärmeerzeugung (Wärmequellen) Brennstoffeinsatz für Wärmeerzeugung in Österreich (2013) Potentielle natürliche und anthropogene Wärmequellen in urbanen Gebieten Bildquelle: Bildquelle: Wärmeerzeugung Grundwassertemperaturen in Linz aktuell Datengrundlage: OÖ Landesregierung ( Grundwasserbewirtschaftung Linz Hydrologische und thermische Ist- Situation, 2004)

4 Grundwasser in Linz Pumpmengen: Linz Nord (Pumpwerke Handelshafen und Linz Mitte): 330 l/s bis 940 l/s i.m. 550 l/s Chemiepark: rd. 206 l/s Bereich Süd (VOEST): i.m l/s (Tendenz steigend) Ausgangslage Wärmepumpen für Linz Großwärmespeicher Ausblick: Fernwärmezukunft Ausgangslage Wärmepumpen für Linz Großwärmespeicher Ausblick: Fernwärmezukunft

5 Wärmegewinnung aus Reststoffverbrennung 40 MW therm 100 C 94 MW therm RHKW Linz-Mitte G 18 MW elektr WP M Reststoffe Kessel Donau 26 MW therm Pumpwerke 1,75 Grundwasserbewirtschaftung m 3 /s WSa/IVT/0315 Wärmegewinnung aus Biomasseverbrennung 21 MW therm 94 C 52 MW therm BMKW Linz-Mitte G 8,9 MW elektr WP M Biomasse Kessel Donau 17 MW therm Pumpwerke 0,55 Grundwasserbewirtschaftung m 3 /s WSa/IVT/0315

6 Wärmeströme zum Speicher RHKW-Linz-Mitte 18 MW elektr. Groß-WP-R 54 MW therm max MW ohne GUD MW mit GUD MW therm Großwärmespeicher Linz AG Spitzen GUD-KW-Linz-Mitte Kapazität: Linz AG80 GWh/a nur GT MW therm Umlauf max: 2930 m 3 Speicher 110 /h Kapazität: 80 GWh/a 250 MW FW-Netz: Verbraucher 110 MW therm Speichervolumen1,8 E06 m Volumen: 2 Mio. m³ 3 therm Ladetemperatur: 98 C 24 h Ladetemperatur: 98 C Rücklauftemp. C Rücklauftemp.: min: 5560 C 21 MW therm BHKW-Linz-Mitte Groß-WP-B 8,9 MW elektr. 31 MW therm 40 Quelle: Wärme aus der Grundwasserbewirtschaftung 44 MW therm 2,4 m 3 /s Ablauf zur Donau Mögliche Jahresganglinie der Speicherbefüllung Wartung Biomasse-HKW Wartung Reststoff-HKW GuD Wärmeverbrauch > Nachladung Speicherbefüllung Wärmeverbrauch Nachladung Wärmeverbrauch > Nachladung

7 Beispiele Heißwasserspeicher (Neubau / Nachnutzungen) Bildquelle: Bilfinger VAM Anlagentechnik GmbH, 2013 Salzburg Nord: m³ Linz Mitte: m³ München Ackermannbogen m³ Bildquelle: Mangold, 2011 D = 50 m H = 30 m FW-Speicher Theiß: m³ Wasser (ehemaliger Öltank) Timelkam: m³ (alter Öltank) Beispiele Erdbeckenspeicher Eggenstein (D) 2007: m³ Marstal (DK) 2012: m³ Wasser Bildquelle: Mangold, 2011 Derzeit in Bau: Vojens (DK) m³ Gram (DK) m³ Bildquelle:

8 Mögliche Bauform 80 GWh-Speicher V = 2 Mio m³ b oben = 250 m Stützmauer Schwimmdeckel Stützmauer Dammschüttung h 1 = 10 m Anker Schacht Becken Dichtwand Schlitzwand h 2 = 40 m b oben = b unten = 200 m b unten = 150 m Bautechnische Randbedingungen Großwärmespeicher Linz AG Kapazität: 80 GWh/a Volumen: 2 Mio. m³ Ladetemperatur: 98 C Rücklauftemp.: 60 C Bauart Schacht Erdbecken Schemaskizze erforderliche Grundstücksgröße m² = 5 ha + Nachbarschaftsrechte für Anker m² = 9,6 ha Fläche Schwimmdeckel 200 x 200 m = m² 250 x 250 m = m² Wandfläche erdberührend m² m² rechnerischer Wärmeverlust (U = 0,1 W m -2 K -1 ) 8,41 GWh 9,88 GWh Volumen Erdaushub m³ m³ mittlere Baukosten 70 Mio. 50 Mio.

9 Standortkriterien Flächenverfügbarkeit Verbauung, Größe, Flächennutzung, -widmung Anrainer-Konfliktpotenzial Nutzungen im Umfeld, Anrainerbeeinträchtigungen (Bau-/ Betriebsphase) Netzanbindung FW-Versorgungsgebiet, FWHW Linz Mitte Raumordnung Wasserschutz- und -schongebiete, Naturschutzgebiete, Hochwasserrisikozonen, Erholung Hydrogeologie Grundwasserleiter / -stauer, Grundwassernutzung, Wasserrechte Geologie Geotechnik Bohraufschlussdaten, Schichtenfolge, Untergrundstabilität, Setzungsrisiko, Hangstabilität Errichtungstechnische Aspekte Aushubverwertung, Transportlogistik, Massenausgleich Bildquellen: DORIS; ÖO LR, 2015 Petrinum Prinz-Eugen-Str. / FHW Mitte Fischdorf Forst Schiltenberg

10 Machbarkeits-Vorstudie (Sondierung) GWS Linz Projektteam Absicherung der Auslegungswerte und Rahmenbedingungen Finanzielle Förderung Untersuchung der vertieften Machbarkeit Verfahrenstechnik Bautechnik Investitionskosten Betriebskosten und erwirtschaftbarer Gewinn Technologie Technische Machbarkeit Volkswirtschaftliche Bewertung Organisation Wirtschaftliche Machbarkeit Treiber und Akzeptanz Gesellschaftliche Machbarkeit Marktmechanismen Geschäftsmodelle Gesetzlicher Rahmen Mensch Umwelt Kommune Erfolgsfaktoren Umsetzungshemmnisse Gesetzlicher Rahmen

11 Untersuchung der vertieften Machbarkeit Treiber und Akzeptanz Wirtschaftlichkeit Technologie (weitere) Forschungspartner Nutzerkonsortium Untersuchung der vertieften Machbarkeit Forschungsbedarf Technologie Verfahrenstechnik Bautechnik Thermodynamik Gesamtwärmeverluste, Speichernutzungsgrad Thermohydraulik Stratifikation Apparative Ausstattung Wärmepumpen in Abstimmung auf Wärmequellen und Speicherbetrieb Verfahrenskonzepte und Systemverhalten Materialtechnologie Kunststoffliner, Hochleistungsbeton Baukonstruktion Schwimmdeckel, Oberflächennutzung Geologie Standortfaktoren, Wärmeflussprognosen Geotechnik Schacht / Erdbecken

12 Utopie oder Vision? Utopie undurchführbar erscheinender Plan; Idee ohne reale Grundlage (Duden online) Vision das gerade noch Machbare (Prof.Dr. Hermann Simon) Vision eines zukünftigen urbanen Fernwärme-Konzepts! Bildquelle: Bildquelle: