Kraft-Wärme-Kopplung und Geothermie

Transkript

1 Kraft-Wärme-Kopplung und Geothermie Beispiele der intelligenten Kombination aus Berliner Projekten Geo-En Energy Technologies GmbH Hauptstraße Berlin

2 Technologieüberblick BRENNER BIOMASSE KWK Öl / ERDGAS REGELUNG STROM A Gebäude N G STROM KLEINWIND E B O T LUFT SOLAR LUFT-WÄRME- TAUSCHER PHOTOVOLTAIK SOLARTHERMIE WÄRMEPUMPE / KÄLTEMASCHINE SPEICHER WÄRME- RÜCKGEWINNUNG WARMWASSER HEIZUNG B E D A R F ERDWÄRME ERDWÄRME- SYSTEM KÜHLUNG - 2 -

3 Energiewende in der Stadt Erneuerbare Energiequellen Solarenergie Umweltwärme Biomasse - 3 -

4 50 kwh/a 50 kwh/a 50 kwh/a 50 kwh/a 50 kwh/a 250 kwh / a Wärmebedarf / m² - 4 -

5 Direkte Vollversorgung mit Solarthermie? 17 Wohnungen, qm WFl 105 MWh Gesamtwärmebedarf 2 x 32 m³ Solarpuffer, im Herbst auf C geladen 200 qm Solarthermie Unterdeckung von Oktober bis Mai - 5 -

6 Solarthermie oder Photovoltaik-Wärmepumpe W Einstrahlung 500 W Nutzwärme Solarthermie Nutztemperatur abhängig von Einstrahlung Hydraulik Hydraulischer Abgleich Wartung W Einstrahlung 175 W (COP=4) 700 W Nutzwärme PV + modulierende (Luft-)WP Beliebige Nutztemperatur Elektroinstallation Flexible Nutzung Kaum Wartung - 6 -

7 Oberflächennahe Geothermie ist Wärmequelle, Kältequelle und saisonaler Speicher Primärenergieeinsatz 110% fossil x PEF 1,1 = 121% PE 25% Elektro x PEF 1,8 = 45% PE Elektroaufwand Heizungwärme Solare Regeneration Umweltwärmenutzung Wärmepumpe Wärmeentzug /-eintrag Geothermie - 7 -

8 Energiewende in der Stadt Erneuerbare Energiequellen Solarenergie Umweltwärme Biomasse Effizienztechnologien Wärmepumpen (und saisonale Wärmespeicherung) Kraft-Wärme-Kopplung - 8 -

9 BHKW - Wärmepumpen - Hybrid BRENNER KWK Öl / ERDGAS REGELUNG STROM A Gebäude N STROM G E B O T SOLAR SOLARTHERMIE WÄRMEPUMPE SPEICHER WÄRME- RÜCKGEWINNUNG WARMWASSER HEIZUNG B E D A R F ERDWÄRME ERDWÄRME- SYSTEM KÜHLUNG - 9 -

10 BHKW-Wärmepumpe Geo-Hybridsystem BRENNER A N Öl / ERDGAS Gas 100 BHKW Wärme 60 STROM Gebäude G E B O T STROM ERDWÄRME ERDWÄRME- SYSTEM Umwelt 105 Strom 35 WÄRMEPUMPE x 4 Wärme 140 SPEICHER WARMWASSER HEIZUNG B E D A R F Gas 100 Wärme

11 Betriebskostenvorschau / Kostenrisiko

12 Netzfreundliche Wärmeversorgung Netzanalysator ermittelt: Netzfrequenz (europaweit) Netzspannung (lokal) Netzspannung: = 230 V < 230 V > 230 V Wärmebedarfsdeckung : BHKW + Wärmepumpenbetrieb BHKW-Betrieb Wärmepumpen-Betrieb

13 BDEW Heizkostenvergleich - Netzverluste % 73% 65% 73% 65% 64% 64% 69% 74% 71% 82% 98% 100% Kapitalgebundene Kosten Betriebskosten Verbrauchskosten Bis zu 36% Betriebs- und Verbrauchskostenersparnis ohne Wärmenetz BDEW-Heizkostenvergleich Neubau 2016,

14 Quartierslösung mit Kaltnetz ( Kalte Nahwärme )

15 Konzept Niedertemperaturnetz mit KWK-WP-Hybrid Nahwärmenetz BHKW + Gaskessel Abgaswärmetauscher Luftkühler Erdsonden Kaltnetz Arealstromnetz Wärmepumpen Kessel (Nutzungsgrad 90%) 150 kw / 180 MWh BHKW (therm. Wirk.grad 48%) 160 kw / 320 MWh Strom (el. Wirk.Grad = 37%) 125 kw / 250 MWh Wärmepumpe (Jahresarbeitszahl=4) 500 kw / MWh Gas MWh 724 MWh 724 Gaseinsatz / Wärme = 0,483 d.h. 1 kwh Gas = 2,1 kwh Wärme Umwelt 750 MWh

16 Heizen & Kühlen mit minimalem Endenergieverbrauch Anforderungen: Möglichst hoher Komfort (Kühlung erwünscht ohne Geräuschbelästigung) Möglichst geringer Energieverbrauch Möglichst grüne Energieversorgung Möglichst gute energetische Einstufung (KfW) Unsichtbare Lösung ohne Flächenverbrauch

17 Bedarfsanalyse Energiemenge Zeitlicher Verlauf im Jahresgang

18 Energiekonzept Speicher / BHKW / Wärmepumpe Wohnung Bauteilaktivierung / Deckenkühlung Fußbodenheizung Heizzentrale Brauchwassertopladung Brauchwasservorwärmung Kaltwasser Wärme aus Wohnung in Speicher Blockheizkraftwerk Gaskessel Wärmepumpe Kältetauscher Fundamentspeicher Erdsondenspeicher

19 930 m³ Fundamentspeicher mit Messketten Randzone Cave: Kondensat! Kernzone Sand Kies Mergel Beton trocken feucht kwh kwh kwh kwh

20 Fundamentspeicher und Messketten

21 Sondenspeichersimulation

22 Sensorik und Regelung Gastherme Sensoren Aktoren

23 Regelung mit Fernwartung GeoHybrid Netzstrom Energy Manager Erdgas BHKW Gasbrennwert- Kessel Wärmepumpe Geothermie Fundamentspeicher Erdwärmesonden

24 Betriebswerte 2016 Strom [kwh] Gas [kwh] Wärme [kwh] Kälte [kwh] Effizienz Gesamt BHKW % Gesamt-Eff. Gastherme % therm. Eff. Geothermie Wärmepumpe COP Kosten [ ] bzw. [ct/kwh] 3'881 14' ct/kwh 0.7 ct/kwh (Betriebsmitteleinsatz)

25 70 Whg mit qm ( kw Heiz-TWW-Last)

26 GeoHybrid Inbetriebnahme Dezember Gas 5.39 ct/kwh, WP-Tarif ct/kwh, 11 ct/kwh KWK-Einspeisevergütung inkl. aller Zuschläge [brutto]

27 GeoHybrid Spitzenlast-Heizbetrieb Januar Gas 5.39 ct/kwh, WP-Tarif ct/kwh, 11 ct/kwh KWK-Einspeisevergütung inkl. aller Zuschläge [brutto]

28 Hybridlösung BHKW-Wärmepumpe im Jahresgang Gas 5.39 ct/kwh, WP-Tarif ct/kwh, 11 ct/kwh KWK-Einspeisevergütung inkl. aller Zuschläge [brutto]

29 Kraft-Wärme-Kopplung und Wärmepumpe ermöglicht Sektorkopplung mit Nutzung Erneuerbarer Energien Geo-En Energy Technologies GmbH Hauptstraße Berlin