Erdwärmespeicher zur regenerativen Energieversorgung von Gewächshäuser in Binzen/Lörrach

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Daniela Scholz
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1 Erdwärmespeicher zur regenerativen Energieversorgung von Gewächshäuser in Binzen/Lörrach TRION Trinationales Forum für Geothermie EnBW Forschung & Innovation Thomas Kölbel 16. Mai 2014, Freiburg

2 Erdwärme Bedarf, Potential und Nutzung Energiebedarf Deutschland 2,1% Wärmebedarf Deutschland 18,3% 39,9% Σ9.237 PJ Σ4.186 PJ 58,0% 24,5% 3,6% Wärme Mechanische Energie Beleuchtung Raumwärme Warmwasser sonst. Prozesswärme Erdwärme in Deutschland Bedarf Warmwasser und Heizung: ca PJ 1) Technisches Potential Erdwärme: ca. 960 PJ 2) Installierte Leistung: > 10PJ 3) 1) nachvdew, ) nachwitt&kaltschmitt, ) nachbwp,

1990 1982 bis 1990 vor 1992 vor 1992 0 2000 4000 6000 8000 10000 0 500 1000 1500 2000 Gesamtfläche Gewächshäuser

3 Energieversorgung von Gewächshäuser Der Status Quo in Deutschland Anzahl Gartenbaubetriebe Fläche Unterglasproduktion [ha] Quelle : Richter bis heute 2001 bis heute 1991 bis bis bis bis 1990 vor 1992 vor Gesamtfläche Gewächshäuser in Deutschland ca. 37 Mio. m² Gesamtwärmebedarf ca. 9 GW Knapp 50 % der Kessel und 30 % der Gebäudehüllen sind älter als 25 Jahre 3

4 Wärmeversorgung Gewächshäuser Mehr als 90 % des Wärmebedarfs über fossile Energieträger gedeckt Quelle : C.A.R.M.E.N Quelle : Richter 2011 Heizöl EL Heizöl EL + Erdgas + Kohle Erdgas Heizöl EL + Kohle Heizöl EL + Flüssiggas Heizöl EL + Waldrestholz Sonstige Anteil [%] Herausforderung Produktion von wärmeintensivem Saisongemüse/-obst Verschieben des Erntezeitraums in Perioden mit geringem Angebot aus konventionellem Betrieb Ökologisch-ökonomischer Lösungsansatz Wärmenergie so günstig machen, dass optimale Wachstumskonditionen eingestellt werden können 4

5 Klimatisierung mit Erneuerbare Energie Erdwärme und Solarthermie mit thermischen Speicher 5

Solar-Geothermie-System Solarthermie ) Bis

in den Sommermonaten ) Energiedefizit in den

über ein Jahr mit Energieüberschuss Quelle:

thermische Energie ) Effizienz abhängig von

6 Energieautarkes Gewächshaus regelbare Sonnenenergie Kombiniertes Solar-Geothermie-System Solarthermie ) Bis zu 70 C Peak-Temperatur ) Energieüberschuss in den Sommermonaten ) Energiedefizit in den Wintermonaten ) Aber: Gesamtdeckungsbeitrag über ein Jahr mit Energieüberschuss Quelle: Harbourdom 2013 Erdwärme ) Speicher für thermische Energie ) Effizienz abhängig von T Quelle-Ziel ) Speichertemperatur abhängig von wasserrechtlichen Vorgaben 6

7 Prinzip Fresnel-Linsen Gebündelte Sonnenergie 7

8 Prinzip Fresnel-Linsen Gebündelte Sonnenergie 8

9 Prinzipskizze Erdwärmependelspeicher Temperaturänderungen im Untergrund Ende Sommer: Speicher beladen Ende Winter: Speicher entladen T max ~50 C (20 C) T min ~4 C 9

10 Gewächshaus Binzen Pilotstandort 10

11 Schemazeichnung Gewächshaus Binzen Technische Umsetzung des Konzepts Quelle: Harbourdom

12 Betriebsdaten Solarsystem Strahlungsintensität und Vorlauf-/Rücklauftemperaturen 12

13 Erdwärmebohrungen 5 Bohrungen á 30 m, ringförmige Geometrie 13

14 Temperaturverteilung im Untergrund Geringe Reichweite der Temperaturänderung 14

15 Vor-/Rücklauftemperaturen Mittlere Temperaturdifferenz ca. 5 K 15

16 Betriebsdaten Solarsystem Durchflussrate/Leistung und Außen-/Innentemperaturen 16

17 Heizen und Kühlen Bedarf entspricht den Planungen Heating Cooling Leistung Zeit 17

18 Weitere Effizienzsteigerung Lichtausbeute verbessern 18

19 Nächste Schritte Umsetzung im Industriemaßstab M 1 M 2 M 3 M 4 - Identifikation Betreiber - Planung - Anlagenbau & Inbetriebnahme - Schlussbericht Q I 2014 Q II 2014 Q III 2014 Q IV 2014 Q I 2015 Q IV

20 Kontakt Forschung & Innovation Dr. Thomas Kölbel Durlacher Allee Karlsruhe Präsentationtitel lorem ipsum dolor 1. Januar 2014 Abteilung, Name Dateiname 20

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