Solare Nahwärme mit saisonalem Wärmespeicher in Crailsheim

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1 Solare Nahwärme mit saisonalem Wärmespeicher in Crailsheim Janet Nußbicker-Lux (ITW) Professor Dr. Dr.-Ing. habil. H. Müller-Steinhagen Universität Stuttgart Pfaffenwaldring 6, D Stuttgart Tel.: , Fax: Internet:

2 Inhalt Einführung solare Nahwärmeversorgung Komponentenbeschreibung Umsetzungs- und Betriebserfahrungen Messergebnisse

3 Nahwärmenetz Wärmebedarf 4100 MWh/a (1. BA) Schule, Turnhalle und 259 Wohneinheiten (1. BA) Vor-/Rücklauftemperaturen 65/35 C Trinkwassererwärmung (in Gebäuden) im Durchflussprinzip Kollektorfläche 5705 m² (aktuell, Juni 2009) m² (Endausbau) Wärmespeicher Pufferspeicher 100 m³ Pufferspeicher 480 m³ Erdsonden-Wärmespeicher m³ Wärmepumpe 2 x 530 kw th (geplant) Solarer Deckungsanteil: 50% (geplant)

4 Wärmemenge [MWh/a] Wärmemenge [MWh/a] Solare Nahwärme mit saisonalem Wärmespeicher solare Einstrahlung (relativ) Solarenergie zusätzliche Energie Jan Feb Mär Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Jahr Saisonale Wärmespeicher Monat dienen dazu, die zeitliche Diskrepanz zwischen hohem solaren Strahlungsangebot im Sommer und hohem Heizwärmebedarf im Winter auszugleichen 0

5 Kond. Verd. Kond. Verd. 300 m Trasse Anlagenschema Kollektorfelder Anlagenteil 1 Fernwärme Nahwärmenetz Pufferspeicher m³ 1. Anlagenteil Kollektorfelder Wall West Kollektorfelder Wall Ost 2. Anlagenteil WP 1 WP 2 Pufferspeicher m³ Erdsonden- Wärmespeicher

6 Kollektorfeld Schule Solid, 535 m², 2005 Quelle: Stadtwerke Crailsheim Kollektorfelder auf 5 CBE-Gebäuden Solid bzw. Wagner, 299 bis 408 m², 2005 bzw Kollektorfeld Lärmschutzwall Ost Schüco, 9 x 245 m² & 4 x 252 m², 2009

7 Pufferspeicher 100 m³ Ringförmige Betonfertigteile mit vertikal verlaufenden Spanngliedern Innendruck bis 3 bar Auskleidung mit Edelstahlblech Schichtbeladeeinrichtung Wärmedämmung Blähglasgranulat (Seiten, Deckel) bzw. Schaumglas (Boden)

8 Pufferspeicher 480 m³ Ortbeton-Bauweise Innendruck bis 3 bar Auskleidung mit Edelstahlblech Schichtbeladeeinrichtung Wärmedämmung Blähglasgranulat (Seiten, Deckel) bzw. Schaumglas (Boden)

9 m 0.2 m 1.5 m Erdsonden-Wärmespeicher (2008) Bewuchs Saisonale Wärmespeicherung im Erdreich mit Beladung im Sommer und Entladung im Herbst / Winter Einbringung der Wärme ins Erdreich über Erdwärmesonden (EWS) Erdüberdeckung Drainageschicht Schaumglasschotter Geovlies Geovlies Wirrgelege Geovlies Diffusionsoffene Membran Geovlies Bodenkennwerte Vol. Wärmekapazität 2,4 MJ/(m³ K) Wärmeleitfähigkeit 2,46 W/(m K) GOK Gipskeuper Geovlies Schichtenwasser Erdwärmesonden Doppel-U-Rohr Material PE-Xa 80 Erdwärmesonden Länge 55 m 4.5 m 22 m Lettenkeuper Schutzverrohrung und Verfüllmaterial mit geringer Wärmeleitfähigkeit Thermisch verbessertes Verfüllmaterial 55 m Oberer Muschelkalk 62 m Aquifer

10 Erdsonden-Wärmespeicher: Sondenanordnung und hydraulische Verschaltung Quelle: EWS GmbH

11 Umsetzungs- und Betriebserfahrungen Anschlussbedingungen Verpflichtung zum Anschluss durch Dienstbarkeit im Grundbuch Auslegung Gebäudeheizung 60/30 C, festgelegt in technischen Anschlussbedingungen Intensive Beratung / Zusammenarbeit zwischen Stadtwerken und Bauherren / Handwerkern Kollektorfelder (Lärmschutzwall) Defekte Glashalter Defekte Längenkompensatoren Pufferspeicher Innendruck Nenndruck Einbau eines Musterteils Zu geringe Stahlarmierung Erdsonden-Wärmespeicher Lange Genehmigungsdauer

12 Wärmebilanzen Einstrahlung in Kollektorebene kwh/m² Wärmelieferung der Kollektoren 1) MWh Einspeisung Solarwärme in Hirtenwiesen 2 Einspeisung Solarwärme in Hirtenwiesen 1 Rücklauf je m² Kollektorfläche kwh/m² MWh MWh Wärmemenge ins Netz Hirtenwiesen 2 MWh Wärmelieferung durch Fernwärme MWh Verluste Speicher und Heizzentrale MWh Solarer Deckungsanteil Hirtenwiesen 2 % ) Kollektorflächen 1. Anlagenteil

13 Wärmemenge in MWh/Monat, Globalstrahlung in kwh/(m²monat) Wärmebilanzen (2008) Wärmebedarf Netz Hirtenwiesen 2 Nachheizung per Fernwärme Solare Vorwärmung Kollektorertrag Globalstrahlung in Kollektorebene Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez

14 Temperatur in C Volumenstrom in m³/h Netztemperaturen (2008) Vorlauftemperatur Nahwärmenetz Hirtenwiesen 2 Rücklauftemperatur Nahwärmenetz Hirtenwiesen 2 Volumenstrom Nahwärmenetz Hirtenwiesen Jan. 08 Feb. 08 Mrz. 08 Apr. 08 Mai. 08 Jun. 08 Jul. 08 Aug. 08 Sep. 08 Okt. 08 Nov. 08 Dez. 08 0

15 Temperatur in C Temperaturen im Pufferspeicher 1 am Temperaturen bei 0 m, 1 m, 2 m, 3 m, 4 m, 5 m, 6 m, 7 m, 8 m, 9 m, 10 m, 11 m, 12 m, 12.5 m über dem Speicherboden (von unten) :00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00

16 Temperaturen im Erdsonden-Wärmespeicher (Messstelle M21)

17 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!