Sekundäre Nutzung der hydrothermalen Energie durch Gasabsorptionswärmepumpen und Erdwärmesonden. Christoph Weiler

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Alma Peters
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1 Sekundäre Nutzung der hydrothermalen Energie durch Gasabsorptionswärmepumpen und Erdwärmesonden Christoph Weiler 1

2 Rückblick 2006 Energiestudie Bestandsbewertung Konzepterstellung - Maßnahmenpakete Phase I Versorgungssicherheit unter dem Aspekt Steigerung der Energieeffizienz Sanierung Heizkesselanlage (1979) Sanierung Lüftungsanlagen (1979) Phase II Innovationsvorhaben mit dem Ziel der Energieeinsparung Abwärmenutzung mittels Wärmepumpe 2007 Sanierung und Förderantrag Umsetzung der Baumaßnahme entspr. Phase I Ausarbeitung Machbarkeitsstudie - Nutzung u. Speicherung von geoth. Energie Projektskizze (Beschreibung, Kosten, etc.) für Innovationsfonds-Antrag 2008 Projektstart GHP Genehmigung des Antrags Messungen: Thermal Response Test, NT-Netz, Brunnenwasserentnahme, Entwurfsplanung (Planskizzen, Wirtschaftlichkeitsbetrachtung) 2

3 Antrag Innovationsfonds Klimaund Wasserschutz der badenova Das Vorhaben verfolgt dabei drei Klima- und Wasserschutzziele Schutz der Thermalwasserressource (Quelle) IST: Thermalwassertemperatur C Entnahmemenge 4,5 5,5 Liter/s Ziel: Entnahmemenge 3,0 Liter/s Schutz der Oberflächengewässer (Rhein) IST: Thermalabwasser tritt mit ca. 30 C in Vorfluter Rhein Ziel: Einleittemperatur deutlich absenken Energieeinsparung und somit CO 2 -Reduzierung (Klima) Primärenergieeinsparung ca MWh/a CO 2 -Reduzierung ca. 250 t/a 3

4 Antrag Innovationsfonds Klimaund Wasserschutz der badenova Darstellung der Notwendigkeit eines Zuschusses aus dem Innovationsfonds Sehr hoher finanzieller Aufwand an Vor- und Zusatzleistungen wie: Machbarkeitsstudie, Umfassende Bestandserfassung der gesamten Heizungs- und Wassertechnik, Erweiterungsstudie, Energiekonzept, Konzept zum Schutz der Thermalwasserresource, Erarbeitung von Messgrößen und Messpunkten zur Datenerfassung u. Datenauswertung Anlagentechnik ist neu und es gibt wenig Erfahrung bei der Planung, der Errichtung und dem Betrieb solcher Anlagen. Es ist ggf. damit zu rechnen, dass am Anfang längere Stillstandszeiten, ein erhöhter Betriebsaufwand und nachträglichen Umbauten an der Anlage entstehen Aufwand für Wartung ist noch nicht absehbar, da Hersteller keinen Vollwartungsvertrag anbietet, d.h. es liegen keine kalkulierbaren Kosten vor und es ist zu erwarten, dass die Wartung in den Anfangsjahren über dem üblichen Preisniveau liegen wird. 4

5 Antrag Innovationsfonds Klimaund Wasserschutz der badenova Darstellung der Notwendigkeit eines Zuschusses aus dem Innovationsfonds Hoher Aufwand für die Erarbeitung eines Mess-, Steuer- und Regelungskonzeptes bzw. Regelungssystems, welches die vorhandenen Wärmeerzeugungsanlagen, Wasseraufbereitungsanlagen und die Gasabsorptionsanlagen einbindet. Eine Gasabsorptionswärmepumpe in Kombination mit Erdwärmesonden ist in dieser Leistungsgröße und Anwendung auf dem Markt kein Standardprodukt und im badenova-marktgebiet einzigartig. Aufwand für Monitoring zur umfangreichen Darstellung für den Eigentümer, Betreiber und den Badegast/Besucher. Die Energieflüsse und Leistungsgrößen sowie Verbrauchs- und entnommene Energiewerte (Wärmequelle für Wärmepumpe) werden aufgezeichnet, ausgewertet und dargestellt. 5

Thermalbad IST Zustand jährliche Wärmemengen ohne Reduktion der Quelle Gaskessel 1, 2 und 3 Wärme 5.

6 Thermalbad IST Zustand jährliche Wärmemengen ohne Reduktion der Quelle Gaskessel 1, 2 und 3 Wärme MWh Zieltemperatur 20 C MWh MWh MWh 5 l/s 40 C 38 C 2 l/s 5 l/s ; 32 C 900 MWh 3 l/s Quelle/ Brunnen 6 Verlust wohin? Rhein

7 Thermalbad IST Zustand jährliche Wärmemengen ohne Reduktion der Quelle Gaskessel 1, 2 und 3 Messgrößen Wärme MWh Zieltemperatur 20 C MWh MWh MWh 5 l/s 40 C 38 C 2 l/s 5 l/s ; 32 C 900 MWh 3 l/s Quelle/ Brunnen 7 Verlust wohin? Rhein

8 Thermalbad IST Zustand jährliche Wärmemengen mit Reduktion der Quelle Gaskessel 1, 2 und 3 Wärme MWh Zieltemperatur 20 C MWh MWh MWh 3 l/s 40 C 38 C 0,5 l/s 3 l/s ; 32 C 200 MWh 2,5 l/s Quelle/ Brunnen 8 Verlust wohin? Rhein

9 Thermalbad mit Wärmepumpen jährliche Wärmemengen ohne Reduktion der Quelle Gaskessel 1,2 und 3 Wärme MWh 800 MWh bei 80% Auslastung Erdgas 530 MWh MWh MWh 400 MWh 5 l/s 40 C 38 C 2 l/s 5 l/s ; 32 C 900 MWh 3 l/s 900 MWh 30 C 20 C Quelle/ Brunnen Verlust wohin? Rhein 9

Thermalbad mit Wärmepumpen jährliche Wärmemengen mit Reduktion der Quelle Gaskessel 1,2 und 3 Wärme 5.

10 Thermalbad mit Wärmepumpen jährliche Wärmemengen mit Reduktion der Quelle Gaskessel 1,2 und 3 Wärme MWh 800 MWh bei 80% Auslastung Erdgas 530 MWh MWh MWh 400 MWh 38 C 3 l/s 40 C 0,5 l/s 3 l/s ; 32 C 200 MWh 2,5 l/s 700 MWh 30 C 20 C Quelle/ Brunnen Verlust wohin? Rhein 10

11 Wärmemengen Thermalwasserquelle im gemessenen Zeitraum von 97 Tagen 11

12 Wärmemengen Thermalwasserquelle im gemessenen Zeitraum von 97 Tagen 900 MWh Rhein Quelle 320 MWh Bad Verlust 250 MWh 330 MWh 12

13 Auswertung Thermalwasser Zu- und Ablauf 13

14 Auswertung Thermalwasser Zu- und Ablauf mit Temperaturen 14

15 Auswertung Thermalwasser Gestaffelt nach Feldversuch 1 15

16 Mittlere Leistung NT- Netz Nach Feldversuch 16

17 Gesamtleistung NT- Netz Bad Bellingen balineatherme Tagesmittel Gesamtleistung NT- Netz bisher wurden über Messdaten aufgezeichnet und ausgewertet 900 Leistung NT- Netz Gesamt Leistung von 3 Wärmepumpen (116kW) Leistung ( kw )

18 Jahresdauerlinie NT- Netz Momentanleistung Bad Bellingen Wärmemengenzähler Jahresdauerlinie NT- Netz Gesamt ( MWh ) Tendenz ( ca MWh ) Jahr Tendenz ( Soll ) Gesamt- Leistung GAWP (116 kw) Gesamt NT- Netz Datenaufzeichnung badenova von Oktober 2008 Juli Stunden 18

19 Jahresdauerlinie NT- Netz 2500 Momentanleistung Verbraucher NT-Netz MWh/a 2726 Bad Bellingen Wärmemengenzähler Jahresdauerlinie NT- Netz Gesamt ( MWh ) Tendenz ( ca MWh ) Verbraucher HT-Netz MWh/a JDL HT-Netz (geschätzt) JDL NT-Netz (gemessen) Jahr Tendenz ( Soll ) Gesamt- Leistung GAWP (116 kw) Gesamt NT- Netz Stunden 19

20 Jahresdauerlinie NT- Netz 2500 Momentanleistung Verbraucher NT-Netz MWh/a 2726 Bad Bellingen Wärmemengenzähler Jahresdauerlinie NT- Netz Gesamt ( MWh ) Tendenz ( ca MWh ) Verbraucher HT-Netz MWh/a JDL NT-Netz (gemessen) BHKW Wärmepumpe Jahr Tendenz ( Soll ) Verschiebung JDL durch Gesamt- Leistung GAWP (116 kw) Einsparung an th. Energie Gesamt NT- Netz Stunden 20

21 Jahreswärmemengen NT- Netz reale Wärmemengen im NT- Netz gegenüber der erzeugten Wärmemenge der Wärmepumpen 600 NT- Netz Gesamt Wärmemengen (MWh) Auswertung ab Mitte Oktober Wärmepumpen Okt 08 Nov 08 Dez 08 Jan 09 Feb 09 Mrz 09 Apr 09 Mai 09 Jun 09 Jul 09 Aug 09 Sep 09 Monat 21

22 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Wärmepumpen Behälter Wärmetauscher Pufferspeicher Installation inkl. Verrohrung Nebenkosten Monitoring Sonstiges Gesamtkosten Förderung badenova Investition

23 Vollkosten bei 80 % Auslastung der Wärmepumpen 23

24 Fazit Quelle 5 l/s BESTAND Quelle 5 l/s NEU mit WP Quelle 3 l/s BESTAND Quelle 3 l/s NEU mit WP - bestehende Kesselanlage (Wärme) MWh MWh MWh MWh - Wärme Thermalwasser MWh MWh MWh MWh - Wärmemenge in Rhein MWh 900 MWh MWh 700 MWh - Wärmemenge Verlust 900 MWh 900 MWh 200 MWh 200 MWh - Wärmemenge genutzt durch WP 400 MWh 400 MWh - Erzeugung WP 800 MWh 800 MWh - Schutz der Thermalwasserressourcen - Schutz des Rheins - CO2 Einsparung 24

25 Gaseinsatz Thermalbad Quelle 5 l/s BESTAND Quelle 5 l/s NEU mit WP Quelle 3 l/s BESTAND Quelle 3 l/s NEU mit WP -Gaseinsatz bestehende Kesselanlage MWh MWh MWh MWh - Gaseinsatz Wärmepumpen 530 MWh 530 MWh - Gaseinsatz Thermalbad MWh MWh MWh MWh - CO2- Emission t/a t/a t/a t/a - CO2- Einsparung 110 t/a 110 t/a - Schutz der Thermalwasserressourcen - Schutz des Rheins - CO2 Einsparung 25

26 Prinzip Gasabsorptionswärmepumpe (Prinzip Campingkühlschrank) 38,8 kw Kondensatorleistung Wärmeabfuhr Heizungsnetz 65 C 50 C Thermischer Verdichter 25,7 kw Brennerleistung NH 3 18,8 kw Verdampferleistung 18 C 25 C Wärmequelle Thermalabwasser 26

27 Aufstellplan GHP Wärmemengenzähler 27

28 Verrohrung GHP 28

29 Anbindung GHP an NT-Netz 29

30 Anbindung GHP an NT-Netz 30

31 Thermalabwassernetz 31

32 Thermalabwassernetz 32

33 Aufstellplan Thermalabwasserbeh. 33

34 Einbindung Thermalabwasserbeh. 34

35 Schnitt Thermalabwasserbeh. 35

36 Besten Dank für Ihre Aufmerksamkeit

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