Fernwärme DIE KOMFORT-ENERGIE Abwärmenutzung für Wiener Fernkälte Franz Schindelar, Direktor Fernwärme Wien GmbH, Wien
Abwärmenutzung für Wiener Fernkälte
Entwicklung des Bedarfs an Kälte in Wien Entwicklung des Bedarfs an Kälte in Wien 800 700 600 500 400 300 200 100 0 01.Jän 01.Feb 01.Mär 01.Apr 01.Mai 01.Jun 01.Jul 01.Aug 01.Sep 01.Okt 01.Nov 01.Dez Kälteleistung [MW] Kältebedarf 2006 Kältebedarf 2050
Endenergieeinsatz für die Bereitstellung des Kältedarfs in Wien Endenergieeinsatz für die Bereitstellung des Kältebedarfs in Wien 1.600 1.400 1.200 1.000 800 600 400 200 0 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030 2032 2034 2036 2038 2040 2042 2044 2046 2048 2050 Endenergieeinsatz [GWh] Wärme für Kälte Strom für Kälte
Strombedarf in Abhängigkeit der Aussentemperatur am Beispiel August 2005
Stromerzeugung im Sommer in Österreich Strombedarf im Sommer seit beginn 2005 in Österreich um 8% gestiegen Strom wird auch im Sommer in kalorischen Kraftwerken erzeugt Wasserkraft Da der Kältebedarf steigt müssen Maßnahmen gesetzt werden Fernkälte ist ein Teil der Lösung! Zusätzlicher Strombedarf für zusätzliche Kälteanlagen wird in kalorischen Kraftwerken erzeugt!
Marktanalyse MARKTANALYSE KÄLTEZENTRALEN Vorraussichtlicher Leistungsbedarf: 250MW 1 SPITTELAU 2 DONAU 3b SCHOTTENRING 10 ASPERN 4 WILHELMINENSPITAL 3a WIEN MITTE 7 PRATER 8 SMZ 11 BAXTER 9 ZENTRAlBAHNHOF 12 ASPANGGRÜNDE 5 WIENERBERG 6 MAUTNER MARKHOF GRÜNDE 7
Entwicklung Kältenetz 2020-2030 8
Fernkälte als Dienstleitung monatliche Einspeisung (GWh) 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 Vorteile für Fernwärme Wien: Optimale Nutzung vorhandener Abwärme im Sommer Januar Februar März April Mai Juni Gesamtwärmebedarf Fernwärmenetz 2005 Gesamtwärmebedarf Fernwärmenetz 2004 Gesamtwärmebedarf Fernwärmenetz 2003 Abfallverbrennungen 2005 Abfallverbrennungen 2004 Abfallverbrennungen 2003 Zusätzlich verfügbares Grundlastpotential ab 2008 Juli August September Oktober November Dezember Bisher im Sommer Deckung des Wärmebedarfs durch Abfallverbrennung In Zukunft neue Abwärme: - 3. Siedlungsabfallverwertungsanlage - Biomasse Kraftwärmekopplung - Geothermie - Längere Standzeiten der KWK Mit Hilfe von Fernwärmespeichern gut nutzbare Abwärme für Kälteerzeugung mit Absorption
Kältezentrale in Abfallverwertung Spittelau Tageslastgang bei maximaler Leistung Einfluss des Kältespeichers sehr deutlich erkennbar spart Spitzenlastkapazitäten Alle Anlagen können effizient mit Volllast betrieben werden Kältebedarf bei maximaler Leistung Kaltwasserspeicher Kompressionskältemaschine 4 Kompressionskältemaschine 3 Kompressionskältemaschine 2 Kompressionskältemaschine 1 Absorptionskältemaschine 2 Absorptionskältemaschine 1
Idealisierte optimale Einsatzstrategie der unterschiedlichen Technologien in der MVA Spittelau bei Vollausbau 50 45 40 Kaltwasserspeicher Kompression Absorption Absorption Kompression Free Cooling 35 30 25 20 15 10 5 0 01.01.2006 15.01.2006 29.01.2006 12.02.2006 26.02.2006 12.03.2006 26.03.2006 09.04.2006 23.04.2006 07.05.2006 21.05.2006 04.06.2006 18.06.2006 02.07.2006 16.07.2006 30.07.2006 13.08.2006 27.08.2006 10.09.2006 24.09.2006 08.10.2006 22.10.2006 05.11.2006 19.11.2006 03.12.2006 17.12.2006 31.12.2006 MW
Kälteverteilung und Kältespeicherung Sekundäres Kaltwassernetz J = +5 C Jo = -5 C Speicher Wasser Eis Jo = -10 C 3.0 bar 12.00 Vorteile: kleinere Kältemaschine Stromspitze kappen Nachtstrom NT COP Literatur: Dr. Thomas Ebner, Fa. ENERTEC Naftz & Partner OEG, 22. und 23.11.2005, Wien 12
Kältezentrale direkt in der Abfallverbrennung Im Endausbau sind derzeit rund 50 MW geplant Verteilung des 4 C kalten Wassers erfolgt mittels Fernkältenetz Mögliche Kunden in geringer Entfernung: Allgemeines Krankenhaus, Skyline-Bürokomplex, Technologiezentrum der Univ. für Bodenkultur,
U-Bahnstollen 1 Ausbaustufe Zweistufige Absorptionskältemaschinen: ganzjährig > 150 C verfügbar Vorteil: COP 1,2, geringere Rückkühlleistung; Nachteil: höhere Investitionskosten Kompressionskältemaschinen: notwendig um tiefe Temperaturen zu erreichen, durch Eigenstromproduktion der Abfallverbrennung ökonomische und ökologische Variante Zwischenpufferung der Kälte im Kaltwasserspeicher zur Abdeckung von Lastspitzen
Kälteerzeugung in jedem Objekt versus Fernkälteversorgung 100 Kältespeicher Insatllierte Leistung MW 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Dezentrale Kälte - in Summe installierte Kälteleistung Fernkälte - installierte Kälteleistung Dezentrale Kälte - in Summe installierte Rückkühlleistung Kompression Adsorption Absorption Fernkälte - installierte Rückkühlleistung Geringerer vorzuhaltender Leistungsbedarf durch Gleichzeitigkeiten - Weniger installierte Kapazität (Absorption und Kompression) durch Nutzung von Kältespeichern - Dadurch auch geringere Rückkühlleistung notwendig
Primärenergiebedarf der Fernkälte Faktor für TownTown: 0,49 Für Kältezentrale in der Spittelau: 0,25 bzw. 0,05 wenn Strom für Kompression ebenfalls aus der Abfallverbrennung kommt Niedriger Primärenergieverbrauch durch Nutzung von Abwärme aus Abfallverbrennung und Nutzung von Free-Cooling
CO2 Emissionen der Kälte aus Studie Österreichische Energie Agentur 1800 1600 CO2 Äquivalente der Wärmeproduktion CO2 Äquivalente pro Jahr [tco2 /a]. 1400 1200 1000 800 600 400 CO2 Äquivalente der Stromproduktion Δ 304 t / Jahr bzw. Δ 520 t / Jahr Δ 859 t / Jahr bzw. Δ 1075 t / Jahr 200 0 Kompressionskältemaschine UCTE Strommix Absorptionskältemaschine UCTE Strommix Kompressionskältemaschine kalorischer Strommix Österreich Absorptionskältemaschine kalorischer Strommix Österreich Die Einsparungen an fossiler Primärenergie und dadurch an CO 2 Emissionen durch die Fernkälte sind sehr hoch. UCTE Union for the Co-ordination of Transmission of Electricity
Faktoren für die Konkurrenzfähigkeit von Fernkälte - Kälteversorgung von Bestandsobjekten ohne großen Umbau - Günstige Rückkühlmöglichkeiten (Donaukanal, Donau) - Ressourcen für Free-Cooling - Günstige Energiequellen (Abwärme) für Absorption - Nutzung von Großwärme- und Kältespeicher - Geringere spezifische Investkosten für die Kältezentralen bei hoher Auslastung - Geringere Energiekosten
Vorteile für den Kunden - Komfortgewinn keine Betriebsführung der Kältemaschinen durch Kunden - Platzgewinn durch Wegfall der Kältemaschinen (Mietkosten) - Architektonische Freiheit (Rückkühlturm im Gebäude entfällt) - Zukunftssicherheit der Investition - Geringere Wartungs- und Instandhaltungskosten
CO2 EMISSIONEN DER KÄLTE Vorteile für Kältekunden wirtschaftlich günstige Kälteversorgung geringer Platzbedarf, Komfortgewinn keine Kühltürme (Schall, Legionellen) geringerer Kältemittelbedarf / Kältemittelrisiko Erhöhung der Versorgungssicherheit umweltrelevante Aspekte Reduktion des Primärenergieeinsatzes durch Nutzung von Abwärme anstatt Strom Reduktion der Treibhausgasemissionen Geringere Leckrate bzw. unbedenkliche Kältemittel volkswirtschaftliche energiepolitische Aspekte Reduktion der sommerlichen Strom-Leistungsspitzen Reduktion der Primärenergieimporte Stromerzeugung auch zu Hochtemperaturzeiten in KWK ohne Donau zusätzlich aufzuheizen