Nutzung von Geothermalwärme zur Beheizung eines Gartenbaubetriebes - Erfahrungen aus Neustadt-Glewe

Nutzung von Geothermalwärme zur Beheizung eines Gartenbaubetriebes - Erfahrungen aus Neustadt-Glewe Prof. Dr. Joachim Meyer DIA Markus Pietzsch Technische Universität München Fachgebiet Technik im Gartenbau

Energieeinsparung und Erdwärmenutzung zur Gewächshausbeheizung Muss der Gärtner Energie einsparen?? im allgemeinen ist das schon so, aber der Gärtner wird nicht dadurch reich, dass er Energie spart, sondern dadurch, dass er möglichst viele Pflanzen zu möglichst guten Preisen verkauft!!!!!

Energieeinsparung und Erdwärmenutzung zur Gewächshausbeheizung Muss der Gärtner Energie einsparen?? im allgemeinen ist das schon so, aber der Gärtner wird nicht dadurch reich, dass er Energie spart, sondern dadurch, dass er möglichst viele Pflanzen zu möglichst guten Preisen verkauft!!!!! Und wenn er das bei insgesamt niedrigen Produktionskosten schafft dann kann er reich werden!!

Energieeinsparung und Erdwärmenutzung zur Gewächshausbeheizung wie spart man Energie?? Energieeinsparung bei der Kulturwahl und Kulturführung durch Isolierung an der Gewächshaushülle durch Nutzung alternativer Energiequellen, z.b. Erdwärmenutzung Nutzung der Abwärme von Biogasanlagen nachwachsende Rohstoffe als Heizmaterial

Die Klimabedingungen und Energieverbräuche ergeben sich als Ergebnis einer Energiebilanz

Aktueller Wärmeverbrauch eines Gewächshauses Wärmeverlust durch die Hülle nach außen Anteil der Globalstrahlung, der am Tag zur Erwärmung beiträgt

Mittlerer täglicher Heizenergieverbrauch für verschiedene Innentemperaturen (Damrath 1980)

Verlust von Produktivität bedeutet häufig Unwirtschaftlichkeit. Beispiel: i Kulturerfolg l 100,- pro Jahr. Temperaturabsenkung 2 K: Energieeinsparung 20%: das bedeutet: bei 10,- Heizkosten = 2,- bei 20,- Heizkosten = 4,- bei 30,- Heizkosten = 6,- Einsparung weniger als gedacht???

Verlust von Produktivität bedeutet häufig Unwirtschaftlichkeit. Beispiel: Kulturerfolg 100,- pro Jahr. Temperaturabsenkung 2 K: Energieeinsparung 20%: das bedeutet: bei 10,- Heizkosten = 2,- bei 20,- Heizkosten = 4,- bei 30,- Heizkosten = 6,- aber wenn.kulturerfolg = minus 10%.. sind das = 10.00 Fazit: Nur wenn kein Kulturverlust auftritt, ist Wirtschaftlichkeit möglich! Das ganze Problem wird noch viel deutlicher, wenn die Investition noch Kosten verursacht, was ja in der Regel der Fall ist!!!!!

2. Nutzungsformen und Techniken (III) Erdwärmenutzung zur Gewächshausbeheizung Hydrothermale Geothermie: Nutzung warmer bis heißer Quellen (Warm- (bis 100 C) und Heißwasservorkommen (über 100 C)) Förderung und Rückleitung des im tieferen Untergrund vorhandenen Thermalwassers über Bohrungen (Förder- und Injektionsbohrung) Wärmeentzug aus dem heißen Tiefenwasser mit Hilfe von Wärmetauschern Vorkommen in Deutschland: Süddeutschland, Oberrheingraben, Norddeutschland

Erdwärmenutzung am Standort Neustadt-Glewe Im Jahre 2008 wurde in Neustadt-Glewe durch den Gartenbaubetrieb b t b Baumgärtner eine mit Erdwärme beheizte Gewächshausanlage im Rahmen eines Modellvorhabens erstellt. Wärmeversorgung In der Stadt Neustadt-Glewe ist seit 1994 ein Geothermiekraftwerk in Betrieb. Aus einer ca. 2.200 m tiefen Förderbohrung wird ca. 100 C warmes Thermalwasser gefördert. Über die geothermische Wärmeleistung von 10.400 kw werden ca. 1.325 Wohneinheiten, sowie 23 Gewerbebetriebe mit Fernwärme, bzw. ein Unternehmen mit Prozesswärme, versorgt und bis zu 230 kw elektrische Leistung gewonnen (Quelle: Erdwärme Kraft GbR).

Erdwärmekraftwerk in Neustadt-Glewe

Erdwärmekraftwerk in Neustadt-Glewe 400 m

Erdwärmenutzung zur Gewächshausbeheizung Aus dem Rücklaufwasser des Kraftwerkes wird die Energie zur Beheizung der knapp 5000 m² großen Gewächshausanlage für die Gewächshausanlage ausgekoppelt.

Außenansicht der Gewächshausanlage

Foliengewächshaus mit Bodenheizung und Luftheizern Gewächshausbau Als Gewächshaus wurde ein hochmodernes Folienhaus gewählt. Das Gewächshaus ist zur Energieeinsparung doppelt bedacht und zusätzlich mit sehr guten Energieschirmen sowie teilweise mit Verdunklung und Belichtung ausgestattet.

Foliengewächshaus mit Energieschirm und Luftheizer Bauform

Foliengewächshaus mit Energieschirm und Luftheizer Doppelfolieneindeckung

Foliengewächshaus mit Energieschirm und Luftheizer Bewegliche Energieschirme zur Isolierung und Schattierung

Foliengewächshaus mit Energieschirm und Luftheizer zusätzliche Verdunklung in einem Gewächshaus

Foliengewächshaus mit Energieschirm und Luftheizer

Foliengewächshaus mit Energieschirm und Luftheizer Beton Bodenheizung als Stellfläche

Foliengewächshaus mit Energieschirm und Luftheizer Bewässerung als Ebbe Flut System

Foliengewächshaus mit Bewässerungssystem Rücklaufbecken des geschlossenen Ebbe Flut Systems

Foliengewächshaus mit Energieschirm und Luftheizer Assimilationslicht in einem Gewächshaus

Foliengewächshaus mit Energieschirm und Luftheizer Luftheizer zur Spitzlastdeckung

Foliengewächshaus mit Energieschirm und Luftheizer Wärmetauscher als Heizungsanlage

Wärmemengenmessung

Foliengewächshaus mit Energieschirm und Luftheizer Wärmeverbrauchsmessungen θreturn θflow

Temperatur- und Feuchtemessung

Messergebnisse erste Erfahrungen Ergebnisse zu Sommerklimatisierung Lichtdurchlässigkeit gemessene Wärmeverbrauchskoeffizienten

Messergebnisse- Sommerklimatisierung Die Lüftungswirkung ist auch bei hoher Einstrahlung sehr gut Temperaturverläufe im Gewächshaus - Sommersituation n C Temperatur i 30 25 20 15 10 5 Dachtemperatur Außentemperatur Innentemperatur Solarimeter außen 900 800 700 600 500 400 300 200 100 Einstrahlung in W/m² 0 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 00:00 03:00 Uhrzeit 0

Messergebnisse- Strahlungsdurchlässigkeit die Strahlungsdurchlässigkeit ist auch bei vorwiegend diffuser Einstrahlung sehr hoch. Durchlässigke it 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 Lichtverhältnisse Haus 3 Durchlässigkeit Einstrahlung außen Einstrahlung innen 800 700 600 500 400 300 200 Einstrahlung in W/m² 0,1 100 0 12:30 12:40 12:50 13:00 13:10 13:20 Uhrzeit 0

Messergebnisse- Strahlungsdurchlässigkeit Haus 2 Lichtverhältnisse Haus 2 350 70 Einstrahlung außen Einstrahlung innen 300 Durchlässigkeit 60 in W/m² Einstrahlung 250 200 150 100 50 40 30 20 50 10 0 14:00 14:10 14:20 14:30 14:40 14:50 Uhrzeit 0

Messergebnisse- Strahlungsdurchlässigkeit Lichtverhältnisse Haus 3 350 70 300 60 250 50 in W/m² Einstrahlung 200 150 Einstrahlung außen Einstrahlung innen Durchlässigkeit 40 30 Durchlässigk keit in % 100 20 50 10 0 12:30 12:40 12:50 13:00 13:10 13:20 Uhrzeit 0

Messergebnisse- Wärmeverbrauchsmessungen Die Wärmeverbrauchsmessungen lassen erwarten, dass die geplanten Einsparungen erreicht werden. 60 Bodenheizung aus - Beleuchtung Belichtung nachts an 50 Temperatur in C 40 30 20 10 Bodentemperatur H2 Innentemperatur H2 Außentemperatur Vorlauf Lufterhitzer H2 Vorlauf Fußbodenh. H2 0 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 00:00 03:00 Uhrzeit

Messergebnisse- Wärmeverbrauchsmessungen Abteilung Doppelfolie (Arbeitshalle) [W/m ²K ] 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 u' Werte AH AH Linear 0,00 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 Windgeschw. m/s

Messergebnisse- Wärmeverbrauchsmessungen Abteilung Doppelfolie plus Energieschirm (Haus 4) [W/m ²K ] 12,00 10,00 800 8,00 6,00 4,00 2,00 u' Werte H4 H4 Linear (H4) 0,00 00 0,0 20 2,0 40 4,0 60 6,0 80 8,0 10,00 Windgeschw. m/s

Messergebnisse- Wärmeverbrauchsmessungen Abteilung Doppelfolie, Energieschirm plus Verdunklung (Haus 2) [W/m²K ] 6,00 u' Werte H2 5,00 400 4,00 3,00 H2 Linear (H2) 2,00 1,00 000 0,00 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 Windgeschw. m/s

Messergebnisse- Wärmeverbrauchsmessungen Abteilung Doppelfolie, Energieschirm plus Verdunklung (Haus 2) Tagesgänge der Heizleistung Wh/m² Wärmeverbrauch Haus 2 klassisch 18/16 C, 30./31.12.2008 160,00 140,00 120,00 100,00 80,00 60,00 40,0000 20,00 0,00 00 06 12 18 00 06 12 18

Messergebnisse- Luftfeuchtemessungen Einstrahlung - Luftfeuchte (Haus 2) 100 1000 90 900 80 800 Luftfeuc chte in % 70 60 50 40 30 20 Feuchte Einstrahlung außen 700 600 500 400 300 200 ng in W/m² Einstrahlu 10 100 0 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 00:00 03:00 0 Uhrzeit

Ergebnisse Simulationsrechnungen Die mögliche Erweiterung der Gewächshausfläche ist noch erheblich (Berechnung ausgehend von der zur Verfügung stehenden Heizleistung an einem kalten Wintertag) MW 2,3 2,2 2,1 2 1,9 1,8 17 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 4710 m² 7066 m² 9421 m² 11776 m² Ground area

Ergebnisse Simulationsrechnungen Die Energieschirme senken den zu erwartenden Energieverbrauch darüber hinaus erheblich kwh/m² GH1 GH2 GH 2 w/o lamps GH34 400 350 339 300 250 200 150 100 50 0 144 235 207 216 139 128 122 106 114 57 68 10 C 10 C 10 C 15 C 20 C Temperature

Erdwärmenutzung zur Gewächshausbeheizung Zusammenfassung: Technisch ist es kein Problem mit dem Wärmeangebot aus dem Rücklauf einer Anlage zu heizen angepasstes Heizungssystem Die Isolierung der Gewächshäuser sowie die Auslegung der Heizung müssen dem Temperaturniveau angepasst werden Auch hoch isolierte Gewächshäuser sind vollwertige Kulturräume (Lichtdurchlässigkeit, Feuchte ) Die Einbindung der Gewächshausanlage in ein Gesamtkonzept ist erforderlich. (Man braucht Situationen in denen es nur Gewinner gibt

Erdwärmenutzung zur Gewächshausbeheizung am Beispiel Neustadt-Glewe Das Projekt wird aus Mitteln der Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz gefördert