Einsatz von Erdsonden für saisonale Energiespeicherung. Christian Erb, Leiter Energie und Gebäudetechnik, Halter AG, Zürich 30.

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1 Einsatz von Erdsonden für saisonale Energiespeicherung Christian Erb, Leiter Energie und Gebäudetechnik,, Zürich 30. Juni 2016, Bern

2 Saisonale Energiespeicherung in Erdsonden, warum? Fossile Brennstoffe werden im Gebäude durch Wärmepumpen ersetzt Erdsonden sind häufig eingesetzte Wärmequellen Erdsonden eignen sich als Speicher Synergien nutzen zwischen Wärme und Kälte Regeneration von Erdsonden, vorallem im urbanen Raum Effizienzsteigerung der Wärmepumpe durch höhere resultierende Quellentemperatur Synergien zwischen Direktnutzung von Abwärme und Solarertrag für Wärmepumpen 2

3 Wie geht Speicherung? Unbeeinflusstes Erdreich für normale U-Rohr Erdsonden im Bereich von 10 C Regeneration: Jahreszeitlicher Ausgleich der Entnahme durch die Wärmepumpe Speicherung: Eintrag in Erdsonden abzüglich der Verluste ist grösser als die Entnahme durch die Wärmepumpe Eintrag muss zwingend mit höheren Temperaturen erfolgen als aktuelle Erdreichtemperatur Achtung: Maximal zulässige Erdsondentemperaturen für die Ladung beachten! 3

4 Beispiel Alterswohnungen Plattenstrasse, Meilen Saisonale Solarspeicherung, Quick but not dirty Grundlagen: Ca m2 EBF Minergie Alterswohnungen Konzept von GU-Submission: 24 m2 verglaste Kollektoren Konventionelle Erdsonden-Wärmepumpe Alternativ-Konzept (Unternehmervariante): 260 m2 EPDM-Schwimmbadkollektoren Quellenspeicher für die Glättung von Leistungsspitzen Solare Vorwärmung direkt Solare Wärmequelle für die WP Solarer Erdreichspeicher mit zwei Temperaturniveaus 4

5 Beispiel Plattenstrasse, Prinzipschema 5

6 Sondenanodnung Verlustminderung durch Temperaturdifferenzierung Tiefer Niveau aussen Hohes Niveau innen 6

7 Beispiel Plattenstrasse Resultierende Erdreichtemperaturen Verbrauch höher als geplant Minergie wird trotzdem um 15 % unterschritten Langfristig geringeres Risiko 7

8 Beispiel Zwicky-Areal, Dübendorf/Wallisellen 100 % Abwärme dank saisonaler Speicherung Ausgangslage: Kalte Fernwärme von ARA vorhanden Lieferant verlangt ab 150 kw einen Spitzenkessel Halter will fosslifreie Lösung mit 100 % Abwärme Lösung: ARA wird als erstes direkt genutzt ARA dient als Wärmequelle für die Ladung eines Erdsondenfeldes für die Winterspitze Kühlung mit Warmwasser-Wärmepumpe und Erdsondenfeld Kühlung auch für Gewerbe und Büro 8

9 Beispiel Zwicky-Areal, Dübendorf/Wallisellen Jahresbilanz Steigt mit den Jahren an 9

10 Low-Ex-Nullenergiekonzept Crestapark 100 % Abwärme dank saisonaler Speicherung Konzept EBF: 8140 m2 Abwärmenutzung aus ARA 370 m2 PVT-Kollektor Nutzung von Solarthermie direkt, als Quelle für die Wärmepumpe und für die Ladung des Erdreichspeichers Quellenspeicher Dämpfung der Leistungsspitzen Low-Ex-Konzept mit TABS und Frischwasserstationen für tiefe Systemtemperaturen Spezial-Wärmepumpe für hohe Verdampfungstemperaturen und Unterkühler Aktive Kühlung mit Wärmepumpe Nullenergie-Konzept mit gleicher Jahresproduktion wie Jahresverbrauch für Strom Ladung des Erdreichspeichers mit dem Ziel der Erhöhung bis zu Niveau einer teilweisen Direktnutzung für die Heizung 10

11 Low-Ex-Nullenergiekonzept Crestapark Konzeptschema 11

12 Low-Ex-Nullenergiekonzept Crestapark Exergetisch optimierter Erdreichspeicher 12

13 Low-Ex-Nullenergiekonzept Crestapark Zwischenergebnisse (1. Jahr) Ertrag der ARA viel tiefer als geplant: Systemtemperaturen durch die Parallelschaltung von ARA und Solar senken Ertrag aus ARA Verbrauch im Moment noch wesentlich höher als geplant Frischwasserstationen benötigen höhere Temperatur als geplant Hohe Rücklauftemperaturen der Frischwasserstationen reduzieren Effizienz der Wärmepumpe und der Direktnutzung Bewerteter Energieverbauch im ersten Betriebsjahr: 23 kwh/m2 a (inkl. Kühlung) Speicherwirkung noch nicht erreicht (Erst Regeneration) 13

14 Beispiel Hochbord-Areal, Dübendorf (Machbarkeitsstudie) Optimierung eines Erdsondenspeichers mit Fernwärme Ausgangslage: Hochbord ist ein wichtiges Entwicklungsgebiet von Dübendorf Fernwärme der Stadt Zürich ganz nahe Erdsondenfeld bereits vorhanden Lösungsansatz: Speichervolumen des bestehenden Erdsondenfeldes kann massiv verbessert werden durch die Sommerladung mit Fernwärme Beispiel für die Verbesserung der Energienutzung an den Rändern bestehender Fernwärmeversorgungen Fernwärme Zürich bis hier vorhanden 14

15 Beispiel Hochbord-Areal, Dübendorf (Machbarkeitsstudie) Jahresbilanz 15

16 Saisonale Speicherung in Erdsonden Zusammenfassung Erdsonden eignen sich als Speicher Synergien von Abwärmen und Solarerträgen über eigenes Objekt hinaus lassen sich nutzen Ladetemperaturen müssen beachtet werden Quellenspeicher dienen der Optimierung der Direktnutzung und der Leistungsspitzen Regeneration vorallem im urbanen Raum wird immer wichtiger Richtige hydraulische Einbindung sehr wichtig 16

17 Kontakt Christian Erb Leiter Energie und Gebäudetechnik Direkt Mobile Immobilien, Hardturmstrasse 134, CH-8005 Zürich T ,