Saubere Wärme aus Abwasser
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Kenndaten: Saubere Wärme aus Abwasser Alpiq InTec Gruppe Unternehmenspräsentation AITW 2015 1 Saubere Wärme aus Abwasser Referent: Daniel Baumann Bereichsleiter Kältetechnik Alpiq InTec West AG Alpiq InTec Gruppe Unternehmenspräsentation AITW 2015 2 Alpiq – ein starker Partner Alpiq verfügt über eine starke Marktpräsenz in vielen Ländern Europas und bietet umfassende Dienstleistungen an. Zu den Gesellschaften der Alpiq Gruppe in der Schweiz gehören: Alpiq AG Alpiq E-Mobility Alpiq Holding AG Alpiq EnerTrans AG Alpiq Suisse SA Alpiq Hydro Aare AG Alpiq Energy SE Alpiq InTec AG Alpiq EcoPower Schweiz AG Alpiq Prozessautomation AG Alpiq EcoServices Alpiq InTec Gruppe Unternehmenspräsentation AITW 2015 3 Die Welt von Alpiq. (Big Picture) Alpiq InTec Gruppe Unternehmenspräsentation AITW 2015 4 Alpiq erzählt unsere Geschichte und betont unsere Stärken Alpiq steht für Alpen und Swissness. Eine Referenz an unsere Herkunft. Alpen, ein Symbol für Qualität und Kompetenz – zwei Werte zu welchen wir uns verpflichtet fühlen. Alpiq InTec Gruppe PIQ erinnert an einen «Peak», die höchste Spitze eines Berges, die neue Perspektiven zulässt wie auch im Hinblick auf Spitzenleistungen, welche wir erbringen wollen. Die Buchstaben «IQ» stehen für intelligente Lösungen. Unternehmenspräsentation AITW 2015 5 Wir verstehen Gebäude. (Smart-Building) Alpiq InTec Gruppe Unternehmenspräsentation AITW 2015 6 Standorte Schweiz Alpiq InTec Hauptsitz Standorte Alpiq InTec Standorte Energieversorgungs- und Verkehrstechnik Alpiq InTec Gruppe Unternehmenspräsentation AITW 2015 7 Die Vorteile und Wertschöpfung für unsere Kunden • Gesamtlösung in den Bereichen Elektrotechnik, HLKS-Technik, Kältetechnik, IT, Telefonie- und Kommunikationstechnik, Sicherheits- und Automationstechnik • Nachhaltige und optimale Lösungen durch Energieeffizienz • GU/TU für Infrastrukturprojekte / Grossprojekte mit hohem technischem Anteil Alpiq InTec Gruppe Unternehmenspräsentation AITW 2015 8 Alpiq Kältetechnik. Vorsprung durch innovative Technik Alpiq InTec Gruppe Unternehmenspräsentation AITW 2015 9 Geschäftsfelder Industriekälte / WP Grosswärmepumpen Logistikbetriebe Kühl- und Tiefkühllager LebensmittelProduktionsbetriebe • Chemische Industrie • Eisbahnen • … • • • • Alpiq InTec Gruppe Klimakälte • Rechenzentren • Büro-, Wohn- und Verkaufsräume • Produktionsbetriebe • … Kundendienst • • • • 24/7/365 Kundendienst Wartung … Unternehmenspräsentation, 2015 10 Geschäftsfelder Supermarkt • • • • • • • • Migros Coop Aldi Lidl Prodega Growa Howeg … Alpiq InTec Gruppe Handel Gewerbekälte • Gastronomie und Hotellerie • Spitäler, Heime und Strafanstalten • Bäckereien, Metzgereien, Blumenläden • Convenience Shop’s • Forschungsanstalten und Laborbetriebe • … • Steckerfertige Kühl/Tiefkühl Möbel • Steckerfertige Kühl/Tiefkühlzellen • Eismaschinen • … Unternehmenspräsentation, 2015 11 Warum entscheiden sich unsere Kunden für die Alpiq InTec Gruppe Nutzen für den Kunden • Gesamtlösungen aus einer Hand • Alle Kompetenzen in Ihrer Nähe • Ein Ansprechpartner • Keine Schnittstellenproblematik • Kompetente Mitarbeiter mit langjähriger Erfahrung • Verlässlicher, solider Partner Alpiq Prozessautomation. Wir haben Ihren Prozess automatisch im Griff. Alpiq InTec Gruppe Unternehmenspräsentation, 2015 12 Alpiq Prozessautomation in Kürze •Wir sind auf die Entwicklung und Integration von umfassenden Automatisierungslösungen für •Infrastruktur- und Industrieanlagen •spezialisiert. •Wir sind Ihr Partner in der Automation. Alpiq InTec Gruppe Unternehmenspräsentation, 2015 13 Alpiq InTec Kältetechnik Einleitung Im Rahmen einer effizienten Energienutzung ist es sinnvoll, die thermisch gespeicherte Energie der Wärmequelle im gereinigten Abwasser einer Abwasserreinigungsanlage zu nutzen. Die darin enthaltene Wärme sollte dezentral und lokal am Entstehungsort mittels Wärmepumpen wieder genutzt werden. Die hieraus gewonnene Wärme kann zur Erzeugung von Heizwasser (Fernwärme) oder ganzjährig für Gebrauchswarmwasser verwendet werden. Das Schmutzwasser weist beim Austritt aus den Häusern in der Regel eine mittlere Temperatur von über 25 °C auf und hat in der Kanalisation im Jahresdurchschnitt 15 °C, d.h. im Sommer 18 bis 22 °C und im Winter 10 bis 12 °C. Das bedeutet, dass es eine stetige, erneuerbare Energiequelle auf einem vergleichsweise hohen Temperaturniveau darstellt. Mit dieser Energiequelle und dem Einsatz moderner Wärmepumpen können Nutzungstemperaturen von 65 bis 70 °C erreicht werden. Diese Temperaturen genügen für die Warmwassererzeugung und die Heizung bei Neubauten, wobei eine Wärmepumpen-Leistungszahl, je nach Abwassertemperatur, bis 4,5 erreicht werden kann. Im Prozessbereich weist das Abwasser in der Regel wesentlich höhere Temperaturen auf als in der öffentlichen Kanalisation. Aus diesem Grund bestehen häufig Auflagen, die Temperatur des eingeleiteten Abwassers auf ein Mindestmaß abzusenken. Gerade in diesem Bereich besteht also ein großes Potenzial für die Rückgewinnung und Nutzung dieser Wärmeenergie. Somit können die Kälteexperten von ALPIQ einen wesentlichen Beitrag für die Verknüpfung der ökologisch wertvollen Abwasserenergie mit der Energienachfrage leisten. Das warme Abwasser von Abwasserreinigungsanlage sollte fortan nicht mehr ungenutzt einfach in Gewässer geleitet werden, sondern als erneuerbare Energiequelle sinnvoll und nachhaltig genutzt. Alpiq InTec West AG, Kältetechnik Unternehmenspräsentation, 2015 14 Alpiq Industriekältetechnik Saubere Wärme aus Abwasser Die Wärmepumpe ermöglicht es, die Wärmequelle durch den Einsatz von elektrischer Energie von einem niedrigen Temperaturniveau auf ein zum Heizen und zur Warmwasserbereitung nutzbares Niveau anzuheben. Das Pumpen von thermischer Energie geschieht in einem geschlossenen Kreisprozess durch ständiges ändern des Aggregatzustandes des Kältemittels. Vereinfachter einstufiger Kältekreisprozess Kompressor Wärmequelle Abwasser Seewasser Regenwasser Erdwärme Luft Verdampfer Wärmeaufnahme Verflüssiger Wärmeabgabe Wärmeabgabe Fernwärme Heizungsnetz Expansionsventil Alpiq InTec West AG, Kältetechnik Unternehmenspräsentation, 2015 15 Alpiq Industriekältetechnik Saubere Wärme aus Abwasser Energieflussdiagramm einer Wärmepumpe Antriebsenergie ca. 25% Wärmeenergie 100% Umgebungswärme ca. 75% Alpiq InTec Gruppe Abwasser Seewasser Regenwasser Erdwärme Luft Unternehmenspräsentation AITW 2015 16 Alpiq Industriekältetechnik Saubere Wärme aus Abwasser Vereinfachter zweistufiger Kältekreisprozess Kompressor 1. Stufe Wärmequelle Abwasser Seewasser Regenwasser Erdwärme Luft Verdampfer Wärmeaufnahme Expansionsventil 1. Stufe Kompressor 2. Stufe Mitteldruckbehälter Verflüssiger Wärmeabgabe Wärmeabgabe Fernwärme Heizungsnetz Expansionsventil 2. Stufe warum zweistufig ? Alpiq InTec West AG, Kältetechnik Unternehmenspräsentation, 2015 17 Alpiq Industriekältetechnik Saubere Wärme aus Abwasser Je grösser die Druckdifferenz zwischen Verdampfungsdruck po und Kondensationsdruck pc, desto grösser ist der Energiehub und Energiebedarf. 1 – stufiger Energiehub 2 – stufiger Energiehub pc: 33bar pm: 18bar po: 5bar Alpiq InTec West AG, Kältetechnik Unternehmenspräsentation, 2015 18 Alpiq Industriekältetechnik ZERO EMISSION Wir planen und bauen ausschliesslich Anlagen mit natürlichen Kältemitteln, wie • Ammoniak (R717) • Kohlenstoffdioxid (R744) • Propan (R290) 4000 kg CO2 äquivalent 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 R290 Propan R744 CO2 R717 Ammoniak Tiefkühlschrank 1t Heizöl R404A 10'000km Autofahrt 140g/km R134a 0 GWP = (Global Warming Potential) Treibhauspotenzial gibt an, wie viel ein Treibhausgas zum Treibhauseffekt beiträgt. Als Vergleichswert dient 1 kg Kohlendioxid. Alpiq InTec West AG, Kältetechnik Unternehmenspräsentation, 2015 19 Alpiq InTec Kältetechnik Saubere Wärme aus Abwasser Beispiel: Wärmeverbund ARA Hindelbank Alpiq InTec West AG offen, mutig, und verlässlich 20 Alpiq InTec Kältetechnik Ausgangslage ARA Hindelbank Der Wärmeverbund Hindelbank / Jegenstorf beliefert seit Herbst 2013 Haushalte, Gewerbe und öffentliche Liegenschaften mit Fernwärme für Warmwasser und Heizung ab der ARA Holzmühle. Hierzu wurde eine Energiezentrale auf dem Gelände der ARA Holzmühle errichtet. Folgende Wärmeerzeugungsanlagen stehen für die Fernwärmeerzeugung zur Verfügung: Blockheizkraftwerk, mit welchem Wärme aus den Klärgasen (Biogas) erzeugt wird und gleichzeitig Strom ins öffentliche Netz eingespeist wird Wärmepumpenanlage, mit welcher Wärme aus dem geklärten Abwasser der ARA gewonnen wird Erdgas und Ölbefeuerungsanlage zur Spitzenlastabdeckung und Notversorgung Alpiq InTec West AG offen, mutig, und verlässlich 21 Alpiq InTec Kältetechnik Steckbrief des Wärmeverbundes Kenndaten: Heizleistung : 5’300 kW Energieabsatz : 10’600 MWH/Jahr Wärmezentralenstandort : ARA Holzmühle Wärmeerzeugung : Abwärme aus Abwasserreinigungsprozess und Klärgasen Energieerzeugungsanlage : Wärmepumpe und BHKW mit Biogas und Klärgasen Heizöl Einsparungen : ca. 800’000 Liter/Jahr CO2 Reduktion : ca. 2’100 Tonnen/ Jahr Quelle: Gemeindeverband ARA Moossee - Urtenenbach Alpiq InTec West AG offen, mutig, und verlässlich 22 Alpiq InTec Kältetechnik Wärmeverbund Alpiq InTec West AG offen, mutig, und verlässlich 23 Alpiq InTec Kältetechnik Saubere Wärme aus Seewasser Beispiel: Sempachsee Schweizer Paraplegiker-Zentrum Nottwil Alpiq InTec West AG offen, mutig, und verlässlich 24 Alpiq InTec Kältetechnik Steckbrief Seewasser Wärmepumpe Kenndaten: Heizleistung : 1’360 kW Wärmezentralenstandort : Paraplegiker-Zentrum Nottwil Wärmeerzeugung : Seewasser (Sempachsee) Energieerzeugungsanlage : Wärmepumpe und ÖLHEIZUNG Heizöl Einsparungen : ca. 480’000 Liter/Jahr CO2 Reduktion : ca. 1’440 Tonnen/ Jahr Quelle: Paraplegiker-Zentrum Nottwil Alpiq InTec West AG offen, mutig, und verlässlich 25 Alpiq Industriekältetechnik Wärmepumpe Alpiq InTec West AG offen, mutig, und verlässlich 26 Alpiq InTec Kältetechnik Leidenschaft!! Alpiq InTec West AG offen, mutig, und verlässlich 27 Besten Dank für Ihre Aufmerksamkeit Alpiq InTec West AG offen, mutig, und verlässlich 28 Alpiq InTec Kältetechnik Steckbrief der 2-stufigen NH3 Wärmepumpe Allgemein: Die Ammoniak-Wärmepumpenanlage ist als 2 – stufige Anlage, mit je 2 Stück Niederdruckverdichter und je 2 Stück Hochdruckverdichter konzipiert. Als Wärmequelle steht gereinigtes Abwasser über einen Zwischenkreis zur Verfügung. Die Temperaturdifferenz zwischen dem entnommenen Abwasser und dem Rückgabewasser in die Urtenen darf nicht mehr als 3K betragen und +4°C nicht unterschreiten. Der Zwischenkreiswärmetauscher auf der ARA Seite ist aus reinigungszwecken 100% redundant ausgelegt. Ebenfalls ist eine Filtration mit automatischer Reinigung vorgeschaltet. Die Anlage ist für gereinigtes Abwasser zwischen +7°C und +22°C und einer Heizungswasservorlauftemperatur von +63°C dimensioniert und gebaut. Grundsätzlich arbeitet die Wärmepumpe mit einer Temperaturvorgabe des übergeordneten Leitsystems auf die Kondensator-Austrittstemperatur. Die Leistungszahlen sind abhängig von der Temperatur des gereinigtes Abwassers und den tatsächlichen Betriebsbedingungen und liegen zwischen 3.6 und 4.7 Die Anlage arbeitet auf eine Speicheranlage mit Zwischenkreis. Damit sind Erzeugerkreis und Verbraucherkreis hydraulisch entkoppelt und getrennt. Alpiq InTec West AG offen, mutig, und verlässlich 29
