HotSpot Speichern solarer Wärme auf direkt nutzbarem Temperaturniveau energie-cluster.ch, IG Speicher Horw 30.10.2018 Florian Ruesch, Michel Haller
Motivation EFH Siedlung wird zu 90-100% aus Solarthermie und Erdwärmespeicher beheizt ist dies auch in der Schweiz möglich? Was sind rechtliche und technische Rahmenbedingungen? Welche Standorte sind geeignet? 2
DLSC 3
Saisonale Speicherung Vergleich unterschiedlicher saisonaler Speichertechnologieen Quelle: Solites Einschränkung auf Erdsondenspeicher 4
Gröningen (NL) Gröningen 1983 96 Häuser 2400 m 2 Kollektoren 360 Sonden à 20 m Deckungsgrad 63% Mehr Kurzzeitspeicher und weniger Saisonspeicher als erwartet Speicherverluste durch Konvektion Anlage mit neuen Kollektoren in Betrieb 5
Neckarsulm (D) Neckarsulm 19197 Fernwärmenetz 5500 m 2 Kollektoren 528 Sonden à 30 m Deckungsgrad 41% Ab 2008 WP zur Entladung des Speichers auf tiefere Temperaturen 6
Anneberg (SE) Anneberg 2002 50 Wohnungen 2400 m 2 Kollektoren 100 Sonden à 65 m Deckungsgrad 40 % Höhere Netzverluste und Verbrauch Auskühlung über Kollektoren 7
Crailsheim (D) Crailsheim 2003 Schule, MFH und EHF 7300 m 2 Kollektoren 80 Sonden à 55 m Deckungsgrad ca 50% Speicher mit WP ergänzt 8
Schweiz einige Beispiele Meyrin (258 Sonden à 15m + 950m2 Kollektoren indirekte Nutzung) Suva Root (49 Sonden + unabgedeckte Kollektoren) Suurstoffi Rotrist (100 km Sonden + PVT Kollektoren + Kühlung) Ostermundingen (31 Sonden + PVT) Reka Feriendorf Platten (31 Sonden + PVT) Basler & Hoffmann Esslingen (35 Sonden + Kollektoren +Kühlung; direkte Verwendung für Bodenheizung) Anergienetz Saas Fee (90 Sonden + PV/Luftwärmepumpe) In der Schweiz gibt es viel Erfahrungen mit Erdsonden 9
Summe der Globalstrahlung [kwh/m2] Mitteltemperatur [ C] Rahmenbedingungen Einstrahlung Monatliche Mitteltemperatur 25 20 15 10 5 0-5 -10-15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Monat 300 250 200 150 100 50 0 Globalstrahlung in Kollektorebene (Neigung=Breitengrad) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Monat Anneberg Drake Landing Crailsheim Zürich Zermatt Chur Sion Scuol Bellinzona 10
Rahmenbedingungen Untergrund Simulationen bei gleicher Gesamtsondenlänge Erdeigenschaften haben einen geringen Einfluss auf die Effizienz der Gesamtanlage Daten aus: Sibbitt, B. & McClenahan, D., 2015. Seasonal Borehole Thermal Energy Storages - Guidelines for design & construction. 11
Rahmenbedingungen Untergrund Simulationen bei gleicher für 20 x DLSC Daten aus: Sibbitt, B. & McClenahan, D., 2015. Seasonal Borehole Thermal Energy Storages - Guidelines for design & construction. 12
Rahmenbedingungen Grundwasser «Verschleppung» weniger als 20 m Daten aus:. Biermayr, P., Götzl, G., Fuchsluger, M., Hoyer, S., Weilbold, J., Brüstle, A.K. & Strickler, G., 2013. ERFOLGSFAKTOREN FÜR SOLARE MIKROWÄRMENETZE MIT SAISONALER GEOTHERMISCHER WÄRMESPEICHERUNG. Wien. 13
Rahmenbedingungen Rechtliches Relevant: Gewässerschutzverordnung Die Temperatur des Grundwassers darf durch Wärmeeintrag oder -entzug gegenüber dem natürlichen Zustand um höchstens 3 C verändert werden; vorbehalten sind örtlich eng begrenzte Temperaturveränderungen. Anfrage bei kantonalen Ämtern: grundsätzlich bewilligungsfähig Geologisches Gutachten muss fliessendes Grundwasser ausschliessen 14
GIS Analyse Globalstrahlung auf Horizontale 2003-2016 Quelle meteoschweiz aus Satellitendaten, Horizont, Hohe Einstrahlung in hochalpinen Lagen 15
GIS Analyse Nationale Erhebung von Grundwasservorkommen «Grundwasser 500» Alle, auch nicht nutzbare Grundwasservorkommen, keine Daten zum Fluss Einheitliche Daten Quelle: Bundesamt für Landestopologie swisstopo, Legende zur den Karten Grundwasser 500. Verfügbar: https://api3.geo.admin.ch 16
GIS Analyse Ohne «relevante Grundwasservorkommen» Ohne oder mit «wenig ergiebigen Grundwasservorkommen» 17
Verbrauchsdaten 18
GIS Analyse Gebiete mit einem Wärmebedarf über 50 MW/(ha a) und mit geringen Grundwasservorkommen. 19
GIS Analyse Gebiete mit einem Wärmebedarf über 300 MW/(ha a) und ohne relevante Grundwasservorkommen. 20
GIS Analyse Gebiete mit einem Wärmebedarf über 300 MW/(ha a) und ohne relevante Grundwasservorkommen. 21
Schlussfolgerung Investitionskostenverteilung DLSC Design mit CH Kosten Erdsondenspeicher (24 %) Kollektorfeld (gesamt 50%, nach Subventionen 18%) Subventionen nach HFM an Kollektorfeld (32 %) Energiezentrale mit Kurzzeitspeicher (26 %) Kostenschätzung Aufgrund Abklärungen mit Herstellern, Planern und Bauherren Gestehungspreis 28 Rp./kWh (resp. 22 mit Subventionen nach HFM) Grosse Unsicherheiten, individuelle Unterschiede 22
Schlussfolgerung GIS Analyse Grosse geographische Gebiete sind Ggrundsätzlich geeignet Hohe solare Einstrahlung in alpinen Gebieten Grundsätzlich bewilligungsfähig Umsetzungsmöglichkeiten Moderate Kosten möglich (bei grosser Unsicherheit) Stark abhängig von Subventionen (kantonal grosse Unterschiede) Verhaltenes Interesse auf Anfrage in geeigneten Gemeinden 23
Danksagung Financed by the Federal Office of Energy 24
Danksagung Danke! florian.ruesch@spf.ch 25