Heizen und Kühlen von Lebensmittelmärkten

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1 Heizen und Kühlen von Lebensmittelmärkten Ganzheitliches Energiekonzept zur Wärme- und Kälteversorgung Dipl.-Ing. Fritz Nüßle Geschäftsführer Zent-Frenger 1

2 1. Lebensmittelmarkt mit Geo-Verbundtechnik Eröffnung September 05 Kundeneingang EDEKA Schömberg 2

3 Energie und Umweltschutz im Lebensmitteleinzelhandel ein zentrales Thema Energie: Kostenfaktor mit stark steigender Bedeutung Sortimenterweiterung kühlbedürftige Waren zunehmender Anteil Kühlmöbel steigender Kühlbedarf Hohe Raumtemperaturen im Sommer Warenverluste, Kundenakzeptanz Umweltschutz durch CO 2 Vermeidung Positives Erscheinungsbild in der Öffentlichkeit Standortfreundlich 3

4 Voraussichtliche Preisentwicklung für Erdgas und Strom anhand der Preisentwicklung der letzten 4 Jahre aktueller Rohölpreis 106 $/B % pa Strom: 8,75 % pa, Erdgas: 17,50 % pa 4 (Quelle: BDI/Eurostat 08/2007)

5 Merkmale bestehender Märkte Bauplanung erstellt das Gebäude mit Heizungsanlage Ladenbau liefert die kühltechnische Einrichtung vereinzelt mit Wärmerückgewinnung - schlechter Wirkungsgrad Kein integriertes Energiemanagement Geteilte Verantwortlichkeiten erschwert ganzheitliche Energiekonzepte! 5

6 Konventionelle Anlagentechnik in Lebensmittelmärkten So wird bisher gebaut! Lebensmittelmarkt Gas Öl Wärmeversorgung Heizkörper Lüftungsanlage Trinkwasser Heizkessel (Energieträger Gas / Öl) teilweise Wärmerückgewinnung Kältetechnik Lebensmittelkühlung (NK + TK) Kälteanlage (Strom) Atmosphäre Abwärme Strom 6

7 Innovatives, ökologisches Energiekonzept: Geothermischer Kälte-Wärme-Verbund Kühlenergie für Kühlmöbel und Gebäudeklimatisierung Geo Energie-Verbundsystem Geothermie Keine zusätzliche Heizungsanlage erforderlich! Integriertes Energiemanagement deckt Bedarfe zuerst über Angebote Winter sehr kalt: System deckt Wärmebedarf über das Sondenfeld GEO- Kühlprozesstechnik : Wirtschaftlichkeit und Maschinenverschleiß Erdkühle Kälte kann wirtschaftlicher erzeugt werden Wärme für Warmwasser & Gebäudebeheizung 7

8 Geothermischer Kälte-Wärme-Verbund - Sommer Freikühler Kälte Kühltruhen Kühlregale Raumkühlung Strom Energiezentrale GEOZENT market Wärme Wärme Kondensatorwärme Trinkwassererwärmung Geothermie Erdspeicher laden 8

9 Geothermischer Kälte-Wärme-Verbund - Winter Strom Kälte Kühltruhen Kühlregale Energiezentrale GEOZENT market Wärme Raumheizung Raumlüftung Raumkühlung Wärme Trinkwassererwärmung Geothermie Speicher entladen So sollen heute Märkte gebaut werden! 9

10 Schema Geothermischer Kälte-Wärme-Verbund für L - Märkte Geo-Verbundanlage Energielieferant für: Verflüssiger Tiefkühltruhen /Tiefkühlräume Kühlregale Trinkwarmwasserversorgung Raumheizung Raumkühlung Wärmepumpe Normalkälteverbund Raumheizung & Warmwasser NK-Kältemittel: R 404a Erdsonden Tiefkälteverbund NK - Verbraucher TK- Kältemittel: CO2 TK - Verbraucher 10

11 Kälteerzeugung: Carnot-Prozess im log P h Diagramm dargestellt Log p Unterkühlung Wärmeabgabe bei Kondensation KP Verflüssigung Verflüssigung Konventionelle Prozess mit Kälteerzeugung geothermischer Unterkühlung Verdichtung des Gases Zusätzliche Wärmeaufnahme Wärmeaufnahme bei Verdampfung h 11

12 Geothermie als Saisonaler Energiespeicher Erdsonden ca.100 m - Untergrund dient als temporärer Energiespeicher Winter Sommer - Teil der sommerlichen Abwärme wird in der Erde für den Winter gespeichert 12

13 Trinkwarmwassererzeugung + Raumbeheizung Wärmepumpen COP abhängig vom Temperaturhub (THub COP ) Wärmeabgabe an Geoverbund Kondensator Wärmeabgabe für Raumbeheizung und RLT (ca. 35 C) Enthitzer Wärmeabgabe für Brauchwasserbereitung (ca. 60 C) log p Wärmeaufnahme bei Verdampfung Niedere VL-Temperaturen Flächenheizsysteme zur Raumbeheizung h 13

14 Ganzheitliches Energiekonzept Vorraussetzung für Funktion & Einsparung Geothermische Kühlung Effizienzsteigerung der Kälteerzeugung MSR- Konzept mit Onlineüberwachung und Monitoring ganzheitliches Anlagen- und konzept Integratives Energiekonzept Kapitalrückflusszeit durch Energiekosteneinsparung 8-10 Jahre Erdsonden für Gebäudebeheizung, wenn Abwärme nicht ausreicht Kälteerzeugung in Kaskadenschaltung Flächenheizsysteme niedere VL-Temp. hoher COP Umweltneutrales Kältemittel CO 2 für TK Schichtenspeicher für Puffer- und Brauchwasser 14

15 Zusammenfassung: Merkmale Geo-Verbund Temperaturen > 0 C: Wärmeüberschuss. Außentemperaturen 0 bis -4 C: Ausgeglichene Energiebilanz: Wärmebedarf Abwärme. Außentemperaturen < - 4 C: Erdwärmesonden decken restlichen Wärmebedarf. Frühjahr Herbst: Geothermische Unterkühlung COP Kälteprozesse Verdichterdrücke Lebensdauer Verdichter Hohe Betriebssicherheit gegen Hochdruckstörungen im Sommer 15

16 Vergleich konventionelle zu Geo-Verbund-System Für beide Märkte gilt: Grundlagen Einheit Daten Verkaufsfläche erforderliche Heizleistung erforderliche Raumkühlleistung m² kw kw TK - Kühleinrichtungen NK - Kühleinrichtungen kw kw Trinkwarmwassererzeugung Raumtemperatur Sommer kw C Raumtemperatur Winter C 20 Für Vergleichsberechnung werden ca. 30 Vorgaben benötigt. 16

17 Vergleich konventionelle zu Geo-Verbund-System Kälteerzeugung: Marktöffnungsstunden jährlich Betriebsstunden Kälteerzeugung Auslegungsleistung TK Auslegungskühlleistung NK Stromverbrauch TK & NK Konventioneller Markt 3744 h 4126 h 30 kw (COP 1,26 ) 70 kw (COP 2,2) kwh/a Markt mit Geo- Verbund-System 3744 h 4126 h 30 kw (COP 3,68) 108 kw (COP 2,6) kwh/a Stromkosten TK & NK /a /a Einsparung im 1. Jahr

18 Vergleich konventionelle zu Geo-Verbund-System Raumbeheizung über Heizflächen: Konventioneller Markt Markt mit Geo-Verbund- System Marktöffnungsstunden beheizt pro Jahr Max. Heizleistung 1728 h 100 kw 1728 h 100 kw Heizungswirkungsgrad / COP Wärmepumpe 85 % 4 Gasverbrauch konv kwh/a Stromverbrauch WP Gaskosten konv /a kwh/a Stromkosten WP /a Einsparung im 1. Jahr

19 Vergleich konventionelle zu Geo-Verbund-System Raumkühlung über Kühlflächen: Raumkühlung über Kühlflächen Konventioneller Markt Markt mit Geo- Verbund-System Vollbenutzungsstunden Raumkühlung Raumkühlbedarf 432 h 60 kw 432 h 60 kw Leistungsaufnahme Raumkühlsystem 22 kw 17 kw Stromkosten Raumkühlung /a /a Einsparung im 1. Betriebsjahr 484 /a 19

20 Vergleich konventionelle zu Geo-Verbund-System Heiz- und Kühlenergietransport über Lüftungsanlage: Konventioneller Markt Markt mit Geo-Verbund- System Vollbenutzungsstunden Heizen während Ladenschließzeit Vollbenutzungsstunden Kühlen während Ladenschließzeit Zuluftmenge h 344 h m³/h 0 h 0 h m³/h elektrische Ventilationsarbeit zum Heizen und Kühlen Stromkosten für anteilige Ventilationsarbeit im Umluft Heiz- /Kühlbetrieb kwh/a /a 0 kwh/a 0 /a 20

21 Vergleich konventionelle zu Geo-Verbund-System Betriebskostenvergleich: Betriebskostenvergleich Ges. Betriebskosteneinsparung 1. Jahr Summe Betriebskosteneinsparung nach 10 Betriebsjahren (inklusive Preissteigerungen) Betrag Getroffene Annahmen Angenommene durchschnittliche jährliche Preissteigerungsrate Gasbezug Angenommene durchschnittliche jährliche Preissteigerungsrate Strombezug Angenommene durchschnittliche jährliche Preissteigerungsrate Wartungskosten 12,0 % 8,0 % 3,0 % 21

22 Investitionskostenvergleich konventionell Geo- Verbund Gasanschluss Kaminanlage Gasheizkesselanlage NK Verbundanlage + Kondensator TK Verbundanlage + Kondensator enthalten Kältemaschine + Kondensator Geothermieanlage mit Energiepfähle und Erdsonden Thermoaktive Betonplatten BKT Geothermischer Energieverbund mit Wärmepumpe Kältetechnische Verrohrung bis Kühlstellen Kühltechnik Kühlräume Wartungskosten mit Gewährleistung 5 Jahre Hydraulikmodul: Verrohrung von der Erzeugung bis einschl. Speicher div. Nebenkosten, WMZ etc Montage bauseitig gelieferte Kühlmöbel MSR- Kühlmöbel - Kühlräume Kostenvergleich ohne weitere vergleichsneutrale Kosten

23 Vergleich konventionelle zu Geo-Verbund-System CO 2 - Emissionen Durch Geothermischen Kälte- /Wärmeverbund am Standort vermiedene CO 2 Emission - aus eingespartem Gasverbrauch errechnet HM-System kg/a Wirtschaftlichkeitsvergleich Investitionskostendifferenz - Mehrkosten Geotechnik konv. HM-System Zinsfuß Investitionskapital pa Laufzeit in Jahre 4,5% Kapitalkosten incl. Verzinsung nach Betriebskosteneinsparung in

24 Vergleich konventionelle zu Geo-Verbund-System Amortisation: Jahre Einsparungen Energieverbrauchskosten jährlich kumuliert zusätzliche Investmentkosten einschl. Verzinsung Kapitalwert Vergleichswerte, wenn 0 % Zins, 0 % Preissteigerung

25 Vergleich konventionelle zu Geo-Verbundsystem Zusammenfassung Betriebskosteneinsparung durch Energiemanagement und Wärme- / Kälteverbund Amortisation des Mehrinvest: zwischen 6 und 9 Jahren Keine CO 2 Emission am Standort MSR, Anlagen- und aus einer Hand Wartungsfreundliche Anlagentechnik seit 2006 positive Erfahrungen mit 5 Märkten mehr als m² Märkte mit Geo-Verbundtechnik in Planung 25

26 mehr als m² Nutzfläche mit Geo-Verbundtechnik Verkaufsfläche Gewerbekälteleistung 1300 m² 92 kw E aktiv Markt Koch Schömberg Verkaufsfläche Gewerbekälteleistung 1330 m² 59 kw Raumkühlleistung 86 kw Raumkühlleistung 44 kw Heizleistung 150 kw Heizleistung 75 kw Erdwärmesonden Trinkwarmwasserbereitung 980 m ja Lidl Markt Murrhardt Erdwärmesonden Trinkwarmwasserbereitung 600 m nein Verkaufsfläche Gewerbekälteleistung 1300 m² 95 kw E aktiv Markt Roggenstein Trochtelfingen Verkaufsfläche Gewerbekälteleistung 6370 m² 228 kw Raumkühlleistung 60 kw Raumkühlleistung 340 kw Heizleistung Erdwärmesonden Trinkwarmwasserbereitung 100 kw 600 m ja Famila Einkaufszentrum Waldshut Heizleistung Erdwärmesonden Trinkwarmwasserbereitung 284 kw 2400 m ja Verkaufsfläche Gewerbekälteleistung Raumkühlleistung 3300 m² 116 kw 198 kw E Center Kösching (in Verhandlung) Nutzfläche Gewerbekälteleistung Raumkühlleistung 8000 m² 277 kw 50 kw Heizleistung Erdwärmesonden Trinkwarmwasserbereitung 202 kw 1600 m ja Bodan Grosshandel für Naturkost GmbH Überlingen Heizleistung Erdwärmesonden Trinkwarmwasserbereitung 164 kw 2400 m ja Weitere Projekte in Planung 26

27 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Dipl. Ing. Fritz Nüssle Geschäftsführer Zent-Frenger 27