KloStEr EiNSiEdElN

Neue Energieflüsse <Masterplan 2020>:
In der unten dargestellten Grafik sind die neuen Energieflüsse der Energieversorgung vereinfacht dargestellt. Ausgangspunkt
ist die Gewinnung von Holz unter Berücksichtigung einer nachhaltigen Waldnutzung. Im Bereich der Holzbewirtschaftung steht
die Produktion von Werkholz im Vordergrund. Für die Energieversorgung stehen Abfallholz aus der Werkholzproduktion und
Waldholz zur Verfügung. Das Brennholz würde neu zwei Prozessen zugeführt. Der eine Prozess vergast feuchtes Holzschnitzelmaterial zu Brenngas, welches im BHKW zu Strom umgewandelt und ins Stromnetz eingespeisst wird. Die Abwärme aus
dem Verstromungsprozess versorgt das Heizsystem. Der zweite Prozess verbrennt restliches Abfallholz und ergänzt die Energieversorgung.
Grundsätzlich kann ein aussergewöhnliches Projekt mit einer hohen Autonomie geschaffen werden. Die Nutzung der produzierten elektrischen Energie für die nahe Mobilität wäre eine weitere Möglichkeit, die Selbstversorgung auf spannende Weise
nochmals zu erweitern. Die neue Ordnung der Energieflüsse und die Umverlagerung der Endenergieerzeugung zeigen das Potential auf, die Energieeffizienz in grossem Umfang zu steigern. Ein pragmatisches Vorgehen, die Berücksichtigung von Wertigkeiten der Primärenergieträger, neue Systemgrenzen und eine breite Vernetzung führen zu diesem Projekt mit weiter
Ausstrahlung. Mit den modularen Massnahmenpaketen, kombiniert zu einer neuen Energiestrategie, kann das Kloster Einsiedeln seine Autonomie auch in energetischer Sicht wahren und die Energiemarktabhängigkeit senken. Mit der neuen Strategie
kann die Ausnützung der Primärenergie Holz effizienter und wirtschaftlicher gestaltet werden.
04
KloStEr EiNSiEdElN
02.04.2011
MaStErplaN ENErgiE uNd WaSSEr
Zusammenfassung
Empfehlungen
die Strategie:
Die effiziente Nutzung jeglicher Primärenergie und nicht erneuerbarer Ressourcen wird in Zukunft immer wichtiger. Die Gesamtbetrachtung der Energieversorgung des Klosters hat gezeigt, dass das eingesetzte Holz effizienter genutzt werden kann.
Die neue Strategie wird durch die These geleitet, dass die notwendige Energiemenge pro Jahr, beinahe CO2-neutral, durch
das Kloster selbst produziert werden kann.
Die unterschiedlichen Energienutzungen im Kloster können mit unterschiedlichen Energiesystemen und Wassertemperaturen
versorgt werden. Das heutige Heizsystem und die Warmwasseraufbereitung wird ab der Heizzentrale im Südosten des Klosters
versorgt. Die Fernversorgung muss im Winter bei Aussentemperaturen von -10° für alle Räume genügend Energie und ein hohes
Temperaturniveau bereit stellen können, damit eine Rauminnentemperatur von mindestens 20°C garantiert werden kann. Das
heisst, dass das gesamte Heizsystem auf eine einzelne Nutzung ausgelegt ist, welche dann die Effizienz des Gesamtsystems
bestimmt. Diese Art der Energieversorgung erzeugt hohe Verteilverluste durch das weit erstreckte und schlecht gedämmte
Leitungssystem.
Die neue Strategie will die erheblichen Verluste von rund 40% reduzieren. Dabei soll das Warmwasser direkt beim Verbraucher
mit Strom und Umweltwärme erwärmt und die nördlichen Gebäudeteile über ein Wärmepumpensystem beheizt werden. Mit
diesen Massnahmen und der gleichzeitigen Optimierung des Versorgungssystems, bei dem alte und ineffiziente Systemelemente ersetzt werden, kann das heute zu Heizzwecken benötigte Holz und der für die Umwälzung des Heiz- und Warmwassersystems notwendige Strom massgeblich reduziert werden.
Mit einer neuartigen Holzvergasungsanlage und einem Blockheizkraftwerk wird Holz, welches durch die neue Strategie verfügbar wird, in elektrische Energie umgewandelt. Mit der selber produzierten elektrischen Energie kann übers Jahr der gesamte
notwendige Strom des Klosters produziert werden. Im Zusammenspiel aller Massnahmen und über die Neuordnung der Energieflüsse entsteht so ein Gesamtsystem das ausschliesslich mit eigenem Holz versorgt werden kann.
Der Anschluss und die Versorgung über das öffentliche Stromnetz bleibt bestehen und dient im Sinne der Vernetzung als dynamischer Speicher, Spitzenabdeckung und Redundanz zur maximalen Ausnutzung der Verstromungsanlage.
Im Verlaufe der Erarbeitung des Masterplans wurde bald einmal klar, dass ein neues Energiekonzept nur unter Berücksichtigung der gesamten Energieflüsse und dem Verständnis der verschiedenen Installationssysteme entwickelt werden kann.
Mit der IST-Analyse wurde die Ausgangslage für ein interdisziplinäres Konzept erarbeiten. Da das Kloster aus denkmalschützerischen, aber auch aus kultureller Sicht visuell nicht verändert werden darf, ist ein Energieabsenkpfad auf Basis von Dämmungsmassnahmen nicht zielführend. Berücksichtigt wurde, dass zukünftige Erweiterungen, ein Fensterersatz oder
Umnutzungen von nicht beheizten Nutzungsflächen mit guten bauphysikalischen Kennwerten realisiert würden.
Der aktuelle Zustand der technischen Anlagen zeigt, dass in den nächsten Jahren hohe Sanierungskosten auf das Kloster
zukommen. Der heutige Zeitpunkt kann als „optimal“ bezeichnet werden, eine neue Energiestrategie zu formulieren und
umzusetzen. Ein grosser Kostenanteil der neuen Strategie ersetzt die Instandhaltungskosten der nächsten Jahren.
Kernelement des Masterplans ist die Holzverstromungsanlage die einen Teil des eigenen Holzes in elektrische Energie umwandelt. Voraussetzung dieser Strategie ist, dass durch verschiedene Optimierungs- und Umverlagerungsmassnahmen Holz
für die Verstromung verfügbar gemacht wird, welches mit der beschriebenen neuen Verstromungstechnologie mit einem
Gesamtwirkungsgrad von 25-30% genutzt wird. Gelingt dies, kann in Zukunft mit der eigenen Waldbewirtschaftung eine autarke (Energiebilanz) und annähernd CO2-neutrale Energieversorgung realisiert werden.
Die Umsetzung des Masterplans benötigt das interdisziplinäre Zusammenspiel von verschiedenen Fachgebieten. Eine gute
Vorbereitung der Realisierungsphase und eine übergeordnete Projektsteuerung sind Kernelemente bei der Umsetzung dieses wegweisenden Projektes.
Das Projektteam kam in seiner umfangreichen Bewertung der einzelnen Massnahmen und der Gesamtstrategie zum Schluss,
dass diese ausserordentliche Chance zur Erreichung der Energieautonomie umgesetzt werden sollte und empfiehlt den
Masterplan weiter zu vertiefen.
CONTHESIA GmbH, Freihans 9, 8184 Bachenbülach
Seite 3
2010001_F_04_Rev.01
Fazit und Schlussempfehlungen:
CONTHESIA GmbH, Freihans 9, 8184 Bachenbülach
Seite 1
KraFt - WErK - KloStEr
3
4
Ein Teil im Nordosten des Klosters wird über eine neue Grundwassernutzung beheizt. Mit
dieser Teildezentralisierung des
Heizungssystems können die
hohen Verteilverluste des von
der Erzeugung weitentfernten
Klosterbereichs reduziert werden. Mit dieser Massnahme
steht neu Holz für die Verstromungsanlage zur Verfügung.
Mit einer Photovoltaikanlage
auf dem Reithallendach können
rund 200 MWh/Jahr elektrische
Energie erzeugt werden. Die
Anlage kann als autonomes
Modul zeitlich flexibel in den
Masterplan integriert werden.
Die Erzeugung von solarer Energie ist beinahe CO2 - frei. Die Anlage könnte den gesamten
Warmwasserbedarf abdecken.
2
5
Mit der Dezentralisierung der
Brauchwarmwasser- und der
Dampfaufbereitung kann der
Verteilverlust erheblich reduziert werden. Dies geschieht
durch die Nutzung von elektrischer Energie, welche aus der
eigenen
Holzverstromung
stammt. Dieses neue Konzept
ersetzt die alten Systeme.
Energieeinsparung rund 25%
1
CONTHESIA GmbH, Freihans 9, 8184 Bachenbülach
Eine eigene Stromproduktion
birgt die unterschiedlichsten
Chancen. Erstens kann der produzierte Strom ohne Verluste
dezentrale Veredelungsysteme
(Wärmepumpen, Brauchwarmwasseraufbereitung) antreiben
und zweitens kann die Abwärme aus dem Verstromungsprozess zur direkten Beheizung
der Räume genutzt werden.
Die bestehenden Heizungsverteilsysteme weisen einen
hohen Sanierungsbedarf aus. In
den Unterstationen und den
Verteilsystemen sind ineffiziente Pumpen und Armaturen
eingebaut, die laufend mit
neuen und effizienteren Produkten ersetzt werden sollen.
Mit dem Ersatz kann rund 5-10%
Energie eingespart werden.
6
Die Wirkung wird erst
durch das ausgewogene
Zusammenspiel der einzelnen Massnahmen entfaltet.
Im Sommer produzierte Abwärme aus dem Verstromungsprozess kann im Erdreich
gespeichert und im Winter über
eine Wärmepumpe wieder
nutzbar gemacht werden.
Diese saisonale Verlagerung
von Energie erhöht die Effizienz
des Gesamtsystems und ermöglicht eine nahezu CO2 - freie
Wärmeerzeugung.
Seite 2