Quartierskonzept Sulzburg Wärmenetz Stadtmitte Ergebnispräsentation GR

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1 Quartierskonzept Sulzburg Wärmenetz Stadtmitte Ergebnispräsentation GR Jörg Bleile M.Sc. Ingenieur Energieverfahrenstechnik Wärme- und Energielösungen

2 Das Quartier Sulzburg HZ 2 Quartierskonzept Sulzburg

3 Aufgabenstellung für Quartierskonzept: - Berechnung der Netzkapazität - Reduzierung der Netzverluste - Möglichkeiten Sommerbetrieb, evtl. BHKW + Eigenstromnutzung - Erweiterung Pufferspeicher um Gaseinsatz zu reduzieren - Preisstruktur bestehender Verträge sichten und Bewerten + Vorschlag 3 Quartierskonzept Sulzburg

4 Leistungsbild - Arbeitsaufnahme inkl. Vorbereitung - Vor-Ort Begehungen - GIS-Aufnahme für Gesamtquartier: Darstellung der IST-Situation (Nahwärmenetz, Gebäudemerkmale wie Wärmebedarf, Strombedarf, Brennstoff, Baujahr, Sanierungszustand, Interesse am Nahwärmeverbund u.a.) - Generierung von summierten Lastkurven für verschiedene Anschlussszenarien - Skizzierung des Trassenverlauf bei Hinzunahme weitere Interessenten - Berechnung der Netzkapazität im IST-Zustand (Netzberechnung mit STANET) sowie Netzberechnung mit STANET bei Hinzunahme weiterer Interessenten - BHKW zur Grundlastabdeckung: Dimensionierung und Kostenschätzung. - Aufzeigen der Möglichkeiten der Eigenstromnutzung - Erweiterung Pufferspeicher: Dimensionierung und Kostenschätzung - Gesamtenergiebilanz des Quartiers, CO2 und Schadstoffemissionen. - Berechnung der Einsparpotenziale von Endenergie, Primärenergie und CO2" - Analyse möglicher Umsetzungshemmnisse - Erstellung eines Berichtes mit Empfehlungen zur Optimierung der Bestandsanlage und Reduzierung der Netzverluste und Kostenvergleich der verschiedenen Wärmelösungen - Unterstützung bei der Erstellung der kfw- Antragsunterlagen - Präsentation der Ergebnisse - Akteurs und Öffentlichkeitsbeteiligung. - Analyse der Preisstruktur bestehender Verträge ( Bewertung + Vorschlag ) 4 Quartierskonzept Sulzburg

5 Anschlussleistung (Wärme) in kw 5 Quartierskonzept Sulzburg

6 Wärmeverbrauch in kwh/a 6 Quartierskonzept Sulzburg

7 Nahwärme vs. Gasnetz 7 Quartierskonzept Sulzburg

8 Wärmeversorgung in Sulzburg 8 Quartierskonzept Sulzburg

9 Brennstoffeinsatz in der Heizzentrale Werte: Stadtverwaltung Sulzburg Wärmeproduktion: Holz Anteil > 90 % Jahresbedarf Hackschnitzel im Jahresmittel ca m³ 9 Quartierskonzept Sulzburg

10 Netzverluste MWh MWh HHS Kessel HHS Verbrauch Wärmeerzeugung Kesselnutzungsgrad 89% 89% Gaskessel Gas Verbrauch [Brennwert] Wärmeerzeugung Kesselnutzungsgrad 94% 94% Gesamte Wärmeerzeugung Verkaufte Wärmemenge Netzverlust % 34% Einfluss auf Effizienz von Wärmenetzen - Anschlussdichte - Betriebszeiten - Dimension und Art des Rohrmaterials - Isolierstärke - Mitteltemperatur/Temperaturspreizung - u.a. Netzverluste in Sulzburg derzeit > 30 % vom Gesamtbedarf 10 Quartierskonzept Sulzburg

11 Wärmebedarfsdichte Richtmaß für die WIrtschaftlichkeit Quelle: C.A.R.M.E.N Sulzburg IST ca. 0,7 MWh/(m*a) Richtwert mind. 1,5 Netzverlust derzeit > 30 % Zielwert kleiner 10 % 11 Quartierskonzept Sulzburg

12 Wärmebedarfsdichte Quelle: C:A:R:M:E:N Sulzburg IST ca. 0,7 MWh/(m*a), Netzverlust > 30 % inkl. alle Interessenten 1,35 MWh/(m*a) 12 Quartierskonzept Sulzburg

13 Netzberechnung - Grundannahmen Bereitstellung Stadt Sulzburg: Anschlussleistung und Verbrauchswerte Vorlauf- und Rücklauftemperaturen, Infos zur Pumpenbetriebsweise Netzverlauf, Rohrdimensionen (Ing.-Büro Fischer+Rickhoff) Rechenfälle/Varianten IST Zustand Fall 1: Außentemperatur -12 C, 558 kw, Temp.-Spreizung 12,7 C Fall 2: Außentemperatur 0 C, 433 kw, Temp.-Spreizung 8,5 C Unter Berücksichtigung des Anschlusses aller Interessenten: Fall 3: Plan-Stand Außentemperatur -12 C, 970 kw, Temp.-Spreizung 12,4 C Fall 4: Plan-Stand Außentemperatur 0 C, 711 kw,, Temp.-Spreizung 8,3 C 13 Quartierskonzept Sulzburg

14 Netzberechnung - Modellergebnisse Massenstrom [t/h] Fließgeschwindigkeiten [m/s] Wärmeverlust des Leitungsabschnittes [kw] Spez. Druckverluste [bar/km]: optimaler Betrieb bei Druckverlusten unterhalb 1,0 bar/km bis 1,3 bar/km tolerierbar größer 1,3 bar/km kritisch 14 Quartierskonzept Sulzburg

15 Netzberechnung kritische Punkte (Fall 2) 1. Geringe Temperaturspreizung (Differenz zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur IST ca. 9 C, Zielwert mind. 20 C) 2. Abschnittsweise zu hohe Druckverluste 3. Hohe Pumpenauslastung (Heizkreis Ost > 92 %) 4. Hohe Fließgeschwindigkeiten Folge: derzeit nur wenig Kapazität für weitere Abnehmer 15 Quartierskonzept Sulzburg

16 Netzberechnung Kritische Leitungsabschnitte (Fall 2) Straße Rohrtyp Länge Durchfluss Innendurchmesser Geschwindigkeit spez. Reibungsverlust m t/h mm m/s mbar/km (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) Heizzentrale - Hauptstraße Er-KMR 80/160-S 76 27,9 82,5 1, Hauptstr Hauptstr. 76 Er-KMR 50/125-S 102 8,67 53,9 1, Ernst-Leitz-Weg 4 Er-KMR 50/125-S 90 9,22 53,9 1, Hauptstraße/Ernst-Leitz-Weg Er-KMR 80/160-S ,28 82,5 1, Heizzentrale - Bugginger Str. Er-KMR 65/140-S ,49 69,7 1, Leitungsabschnitte spez. Druckverlust > 1,3 bar/km 16 Quartierskonzept Sulzburg

17 Netzberechnung Kritische Leitungsabschnitte (Fall 2) Heizkreis Ost Heizkreis West 17 Quartierskonzept Sulzburg

18 Ergebnis Netzberechnung - Zusätzliche Kapazität (Fall 2) Heizkreis West: max. 60 kw Heizkreis Ost: max. 30 kw Nach Erhöhung der Temp- Spreizung (von 9 C auf 17 C) Nach Erhöhung der Temp- Spreizung (von 9 C auf 17 C) Kapazität 106 kw Kapazität 124 kw 18 Quartierskonzept Sulzburg

19 Ergebnisse aus der Netzberechnung Kritische Punkte 1. über 30 % des eigentlichen Wärmebedarfs geht in den Nahwärmeleitungen verloren (Zielwert 10 %) 2. Abschnittsweise zu hohe Druckverluste und zu hohe Fließgeschwindigkeiten 3. Hohe Pumpenauslastung (Heizkreis Ost > 92 %) 4. Geringe Temperaturspreizung IST ca. 9 C, Zielwert mind. 20 C derzeit nur wenig Kapazität für weitere Abnehmer Nahwärmenetz sollte modernisiert / optimiert werden 19 Quartierskonzept Sulzburg

20 20 Mögliche Maßnahmen zur Effiziensteigerung 1. hydraulischer Abgleich: Erhöhung der Temperaturspreizung (durch Absenkung der Rücklauftemperatur an den Hausstationen und/oder Anhebung der Vorlauftemperatur Holzkessel) 2. Erst danach Erhöhung der Anschlussdichte durch Hinzunahme weiterer Intressenten nahe der bestehenden Trasse (Prio 1: Gebäude ohne Gasanschluss, Gebäude mit Ölheizungen) beschränkte Kapazität 3. Einsatz von verstärkt isolierten Doppelrohren zur Verringerung der Netzverluste (bei Neuverlegung) Quartierskonzept Sulzburg

21 Jahresdauerlinie IST Holzfeuerung Erdgas 21 Quartierskonzept Sulzburg

22 Jahresdauerlinie mit Erdgas-BHKW Holzfeuerung BHKW 22 Quartierskonzept Sulzburg

23 Möglicher BHKW Einsatz in der HZ Sulzburg BHKW (Blockheizkraftwerk Erdgasmotor) BHKW übernimmt Wärme-Grundversorgung Abdeckung des gesamten Sommerbetriebes (im Sommer Verzicht auf Holzfeuerung!) Hoher Wirkungsgrad durch gleichzeitige Wärme- und Stromproduktion, Voraussetzung für Wirtschaftlichkeit Hohe Jahresbetriebsdauer Nutzung eines Pufferspeichers Möglichst viel Eigenstromnutzung (hier: für Halle und Heizzentrale) Heizzentrale mit BHKW (Foto: Energiedienst) 23 Quartierskonzept Sulzburg

24 Kosten für ein Blockheizkraftwerk (Erdgas-BHKW) BHKW-Modul, 40 kw el Einbindung Heizzentrale (Hydraulik, Abgas, Elektrik) m³ Pufferspeicher Baunebenkosten mit Planung, Projektsteuerung, etc Demontage der Altanlage (kleiner Gaskessel) Quartierskonzept Sulzburg

25 Wärmegestehungskosten für verschiedene Varianten 25 Quartierskonzept Sulzburg

26 Handlungsempfehlung - Nahwärmenetz Hydraulischer Abgleich zur Netzoptimierung Klärung der Ursache der zu geringen Temperaturspreizung mit Bestandsaufnahme Betrieb der Primärkreispumpen mit Volumenstrom- und Rücklauftemp.-Begrenzung Ausstattung der Übergabestationen mit Rücklauftemperaturbegrenzung Anhebung der Temperaturspreizung (Ziel: mind. 20 C) Daraus resultiert eine Erhöhung der Netzkapazität Optimierung der Holzfeuerung Anbindung eines Pufferspeichers (30 l/kw, Standort draußen vor der Heizzentrale) Einbindung einer Feinstaubfilteranlage (Bei Erneuerung) Einsatz Erdgas-BHKW anstelle Erdgaskessel Ziel: Abdeckung Sommerbetrieb Eigenstrom (Betrieb der Heizzentrale, Versorgung Schwarzwaldhalle) ggf. als Stromersatzanlage ( Notstrom ) für ausgewählte Gebäude 26 Quartierskonzept Sulzburg

27 Kostenschätzung zur Modernisierung der Heizzentrale Hydraulischer Abgleich Einstellungen an den Verbrauchen durch Techniker vornehmen. Nachkontrolle und Feinjustierung der Einstellungen. Anfertigung einer Dokumentation über die Durchführung des hydraulischen Abgleichs Erneuerung der MSR-Technik in der Heizzentrale Mess- Steuer- und Regelungstechnik, (Größenordnung) Integrierung des empfohlenen BHKW Modul, Transport, Einbindung, Puffer, Nebenkosten ca Integrierung Pufferspeicher Großer Speicher (> 13 m³) außerhalb der HZ für Holzfeuerung und ggf. BHKW ca Einbindung und Verrohrung in der Heizzentrale Abzgl. KfW-Bonus 10 Euro je kw Nennwärmeleistung, bei 430 kw Quartierskonzept Sulzburg

28 Handlungsempfehlung - Gesamtquartier Komplette Umstellung der Straßen- und Wegebeleuchtung auf LED- Technologie, evtl. Installation multifunktionaler Beleuchtungsmasten Ausweisung von e-carsharing Standorten in Kombination mit der zugehörigen Ladeinfrastruktur. Installation großflächiger PV-Anlage auf der Schule (Neubau) Ausbau Nahwärmenetz: Hinzunahme weiterer privater Interessenten aber erst nach Modernisierung des Netzes 28 Quartierskonzept Sulzburg

29 Quartierskonzept Sulzburg Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Jörg Bleile M.Sc. Ingenieur Energieverfahrenstechnik Energiedienst AG Wärme- & Energielösungen Kommunen Telefon: