Nullenergiestadt - Bad Aibling

Transkript

1 Nullenergiestadt - Bad Aibling Erfahrungen aus der messtechnischen Untersuchung eines dezentral gespeisten, solaren Nahwärmenetzes Workshop im Rahmen des EnEff:Stadt PL-Meetings am Gefördert durch

2 Gliederung Kurzeinführung Konversion einer Militärbrache zur Nullenergiestadt Betriebskonzept solares Nahwärmenetz Ergebnisse und Erfahrungen der ersten Messjahre Folie 2

3 Gliederung Kurzeinführung Konversion einer Militärbrache zur Nullenergiestadt Betriebskonzept solares Nahwärmenetz Ergebnisse und Erfahrungen der ersten Messjahre Folie 3

4 Nullenergiestadt Bestand bis 2004 Seit den 1930er Jahren militärische Nutzung (GER, nach 1945: USA) 70 ha Gesamtfläche 52 Gebäudekomplexe m² Nutzfläche 2 Sporthallen ausgedehnte Sportfreiflächen Öl-/Gasversorgtes Nahwärmenetz (ca.19 MW) Letzte Nutzung: Abhörstation der US Armee (Echelon) Vogelperspektive (Süd) ehemalige US-Kaserne Folie 4

5 Nullenergiestadt heute Konzentration der Nullenergiestadt auf das Nordareal mit ca. 20 ha Gesamtfläche ca. 20 Gebäuden ca m² Nutzfläche Reduzierung des Energiebedarfs durch Sanierung von Bestandsgebäuden Neubauten in Holzbauweise bis Passivhausniveau Wärmeversorgung durch Gasversorgtes (1,2 MW) Nahwärmenetz im Süden Hackschnitzel Heizhaus (0,5 MW) im Norden Vogelperspektive (Nord) der Nullenergiestadt ca.740 m² Solarthermie Folie 5

6 Gliederung Kurzeinführung Konversion einer Militärbrache zur Nullenergiestadt Betriebskonzept solares Nahwärmenetz Ergebnisse und Erfahrungen der ersten Messjahre Folie 6

7 Solares Nahwärmenetz Nord (Übersicht) Hackschnitzelkessel (500kW) Solarthermie (740m²) Wärmepumpe (10x) Elektrische TWW-Erwärmung (6x) Spitzenlast (Gas) (1,2 MW) Solarspeicher (15 & 60 m³) Folie 7

8 Betriebskonzept Solares Nahwärmenetz Winter Sommer WP WP WP Folie 8

9 Betriebskonzept NT-Wärmenetz 3 Betriebszustände des NT-Wärmenetzes: Winter: Hackschnitzel + Gas mit T VL >70 C Sommer: Solar mit T VL > 25 + WP (Anhebung auf > 63 C) Übergang: Mischbetrieb T VL C Vorteile des NT-Wärmenetzes (Sommerbetrieb solares Netz ): Reduzierung der Netzverteilverluste im Sommer durch niedrige Netztemperaturen Erhöhung der Solarerträge durch niedrigere Kollektoreintrittstemperaturen o Solarertragssteigerung Hohe Arbeitszahlen der WP o JAZ > 4 Besonderheit des NT-Wärmenetzes: Der übliche Bilanzierungsansatz für WP ist hier nicht anwendbar Sole der WP ist das Wärmenetz o wird gespeist durch Biomasse, Gas und Solar! Pewo Energietechnik: Wärmeversorgung Konzept V 13.3 Folie 9

10 Gliederung Kureinführung Konversion einer Militärbrache zur Nullenergiestadt Betriebskonzept solares Nahwärmenetz Ergebnisse und Erfahrungen der ersten Messjahre Netzbetrieb Sommer Betriebsverhalten Solaranlagen Bilanzierung von Wärmepumpen Folie 10

11 Netzverhalten im Sommer Netzverluste in Abhängigkeit der Netztemperatur: Verlustleistung 0 18,49 38,05 57,61 77,16 T-Netz Netzabhängiger TWW-Wärmebedarf im Sommer (Tagesmittel): 2013: 2014: ~40kW ~60 kw o Neubau von ca m² Wohnfläche (City of Wood) o Sanierung von ca m² Hotelzimmer Betriebszustand Sommer: 2013: T-Netz tlw. bis auf 20 je nach Solarangebot bis : T-Netz ~35-40 je nach Solarangebot bis Folie 11

12 Netzverhalten im Sommer Folie 12

13 Netzverhalten im Sommer 2013 Folie 13

14 Netzverhalten im Sommer 2014 Folie 14

15 Gliederung Kureinführung Konversion einer Militärbrache zur Nullenergiestadt Betriebskonzept solares Nahwärmenetz Ergebnisse und Erfahrungen der ersten Messjahre Netzbetrieb Sommer Betriebsverhalten Solaranlagen Bilanzierung von Wärmepumpen Folie 15

16 Ergebnisse Solaranlagen Mittlerer Solarertrag: 205 kwh/m² Koll a (ca kwh/m² Koll a) Ziel: kwh/m² Koll a tlw. hohes Optimierungspotential Gesamt Solarbeitrag der Nullenergiestadt bei etwa bei 4%: tlw. verschattete Kollektoren, nur 740 statt 2000m² Kollektor 180m² mit Ost/West Ausrichtung Folie 16

17 Optimierung der Solareinspeisung Solare Einspeisung Sommer 2012: 471h von 8760h (bzw. 5%) beträgt die Kollektortemperatur über 110 C! Häufige Übertemperaturen am Kollektor zwischen 9:00 und 15:00 Uhr (UTC! Folie 17

18 Optimierung der Solareinspeisung Optimierung der Einspeisung Solar seit 08/2013 Deutliche Reduzierung der Übertemperaturen am Kollektor! Kollektortemperaturen Sommer 2013 und : Anzahl Stunden mit 110 : ca. 90h Folie 18

19 Gliederung Kurzeinführung Konversion einer Militärbrache zur Nullenergiestadt Betriebskonzept solares Nahwärmenetz Ergebnisse der ersten Messjahre Netzbetrieb Sommer Betriebsverhalten der Solaranlagen Bilanzierung von Wärmepumpen Folie 19

20 Bilanzierungsansatz Wärmepumpen Bilanzierungsansatz z.b. nach DIN EN in der Nullenergiestadt nicht anwendbar da keine reine Umweltwärmenutzung! Zugrunde gelegte Annahmen: Zusatznutzen bzw. COP der WP im Gesamtsystem nur durch o Solarertragssteigerung (vgl. Pewo Konzept) o reduzierte Netzverluste (aufgrund geringerer Netztemperaturen) Damit ergibt sich der COP der WP zu: D.h. ohne Solarertragssteigerung und verringerte Netzverluste liegt der COP bei 1,0! Folie 20

21 Bilanzierungsansatz Wärmepumpen Ergebnis: Folie 21

22 Fazit und offene Fragen Fazit: Erträge der Solaranlagen noch hinter den Erwartungen Optimierungsmaßnahmen in 2013 bringen sichtbare Ertragssteigerung Konzept des solaren Sommerbetriebs prinzipiell möglich o allerdings sind Flächen nicht ausreichend o Solarspeicher bringen in derzeitiger Konstellation keinen Nutzen Arbeitszahlen der WP im Bereich der Erwartungen Offene Fragen: Wahl der minimalen Netztemperaturen? Wie lassen sich Netztemperaturen in einem dynamischen Solarnetz darstellen? Haben solche Betriebskonzepte eine Zukunft? Folie 22

23 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Kontakt: Dipl.-Ing.(FH) Rafael Botsch M.Sc. Hochschule für angewandte Wissenschaften - Fachhochschule Rosenheim Abteilung Forschung und Entwicklung Hochschulstr Rosenheim Tel.: +49 (0) 8031/ Fax: +49 (0) 8031/ [email protected] Folie 23