Anergienetze und Wärmepumpen

Anergienetze und Wärmepumpen
Marco Nani
Anergie aus Sicht der Heiztechnik
Was ist Anergie ?
„
„
Als Anergie wird die von der Umgebung entnommene nicht nutzbare
Wärme bezeichnet, welche mit elektrischer Energie einer Wärmepumpe
in nutzbare Heizwärme umgewandelt werden kann.
Nicht nutzbare Wärme hat ein Temperaturniveau, aufgrund dessen sie
nicht für die Raumheizung oder Brauchwasser-Erwärmung genutzt
werden kann.
Was ist ein Anergienetz ?
„
Anergie wird mittels Verteilleitungen zu verschiedenen Gebäuden
gebracht, in denen die nicht nutzbare Wärme als Quelle für den Betrieb
der Wärmepumpen zur Verfügung steht. Durch die Wärmepumpe wird die
Quellenergie auf ein nutzbares Temperaturniveau gehoben.
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Varianten von Anergienetzen
Wärmequellen
„
Nutzung von Grundwasser, Abwasser, Abwärme oder auch
Erdsonden
Systeme
„
System 1: Netze mit geringer Reichweite, Einsatz meist in kleineren
bis mittleren Überbauungen
„ System 2: Netze mit grosser Reichweite mit Anergienetz-Betreiber
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System 1: Kleine Netze
Merkmale kleine Anergienetze
„
Mehrere EFH/MFH mit zentraler Wärmequelle, Verteilung Anergie zu
den Wärmepumpen in Unterstationen
„
Betreiber ist Eigentümer der Liegenschaft / Liegenschaften
„
Wärmequelle ist meist Grundwasser, weitere Möglichkeiten sind
Abwärme oder Erdsonden (je nach Sondenanordnung)
„
Der Systementscheid ist noch nicht zwingend gefallen
„
System mit Anergienetz steht daher in Konkurrenz zu ...
„ Zentraler
Wärmeerzeugung mit Wärmepumpe, Fernwärmeleitung und
Unterstation
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Anergie
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System mit zentraler WP
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Zentrale Wärmeerzeugung mit Wärmepumpen
Für die zentrale Wärmeerzeugung ergeben sich bezüglich
Energieeffizienz folgende Probleme:
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„
Deckung Wärmeverluste in den Verteilleitungen
Überhöhung der Vorlauftemperaturen in der Zentrale über das benötigte
Mass ….
„ zur
Deckung der Wärmeverluste in den Verteilleitungen
„ zur Gewährleistung der Wärmeversorgung des Verbrauchers mit der höchsten
Vorlauftemperatur
„
„
Unnötige Anhebung des gesamten Anlagen-Wasserinhaltes auf die höhere
Vorlauftemperatur bei dezentraler Brauchwasser-Erwärmung
Wärmeverluste in den Sommermonaten über das Verteilleitungsnetz
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Zentrale Wärmeerzeugung mit Wärmepumpen
Mögliche Alternativen:
„
Dezentrale Wärmeerzeugung in den einzelnen Stationen, bei Sole/
Wasser- oder Wasser/Wasser-Wärmepumpen Verteilung des
Quellenmediums auf die einzelnen Stationen -> Anergie-Netz
„
Zentrale Wärmeerzeugung für den Heizbetrieb, BrauchwasserErwärmung dezentral in den Unterstationen mittels Wasser/Wasseroder Luft/Wasser-Wärmepumpen
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Anergienetz
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Systemvergleich Investitionen
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Zentrale Heizungs-WP, dezentrale W/W-Wärmepumpe zur
dezentralen Brauchwassererwärmung
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Zentrale Heizungs-WP, dezentrale W/W-Wärmepumpe zur
dezentralen Brauchwassererwärmung
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„
„
„
Hohe Effizienz bei der Brauchwasser-Erwärmung
Zentrale Wärmepumpe muss die Heizleistung und die Quellenergie für den
Betrieb der dezentralen Wärmepumpen erzeugen
Die zentrale Wärmepumpe wird ca. 85 % der Gesamtleistung erbringen
müssen
Die Verbindungsleitung muss als isolierte Fernwärmeleitung ausgeführt
werden, -> Preis !
Dezentrale Brauchwasser-Erwärmung mit Wasser/Wasser-Wärmepumpe
ist daher die teuerste Lösung
Eine Lösung mit dezentralen Luft/Wasser-Wärmepumpen zur BWWErzeugung ist kostengünstiger aber nicht mehr so effizient
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Kleine Anergienetze
Zu beachten bei Anergienetzen:
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Bedarfsabhängige Regulierung der Quellenergie, z.B. durch die
Regulierung der Grundwasser-Pumpen
Bedarfsabhängige Regulierung der Netzpumpe
Frostsicherheit bei reinem Wasser im Anergienetz gewährleisten
Bei Grossanlagen zur Erhöhung der Versorgungssicherheit: 2
Förderbrunnen vorsehen, Netzpumpe als Doppelpumpe ausführen; evtl.
zusätzlichen Anschluss als Backup vorsehen
Systemtrennung mittels Plattentauscher mit geringer Grädigkeit, je nach
Quelle in der Zentrale und in den Unterstationen
Falls vorhanden Einspeisung von Abwärme ins Anergienetz
(Einsatzgrenzen WP beachten !)
Alarmierungskonzept erarbeiten
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Anergienetz Pulvermühlestrasse, Chur
Ausgangslage:
„
4 Mehrfamilienhäuser aus den 60er-Jahren
„
130 Wohnungen
„
Zentrale Wärmeversorgung mit Ölkessel, Wärmeversorgung über
Fernleitungen
„
Durchschnittlicher Ölverbrauch von 110’000 Liter /a
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Anergienetz Pulvermühlestrasse, Chur
Konzept mit Anergienetz:
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Zentrale Förderung von Grundwasser
„
Verteilung Quellenergie über Anergienetz zu den Wärmepumpen in
jedem Gebäude
„
Einspeisung Lüftungsabwärme aus den Gebäuden ins Anergienetz,
diese Energie wird dezentral durch eine zusätzliche Wärmepumpe zur
Brauchwasser-Erwärmung genutzt
„
Photovoltaik-Anlage zur Erzeugung der elektrischen Energie der
Wärmepumpen
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Pulvermühlestrasse, Chur
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Pulvermühlestrasse, Chur
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Anergienetz Pulvermühlestrasse, Chur
Kennzahlen
Energiebedarf Heizung (kWh)
CO2-Emissionen (kg)
Bisher
Mit
Anergienetz
1’103’000
223’000
342’000
27’000
Stromproduktion aus PV-Anlage (kWh)
Jährliche Energiekosten
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160’000
CHF 110’000.-
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CHF 36’000.-
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Vorteile Anergienetz
„
Durch Anergienetze werden die höchsten Jahresarbeitszahlen erzielt:
„ Keine
Wärmeverluste in den Verteilleitungen
„ Keine unnötige Überhöhung der Vorlauftemperaturen
„ Dezentrale Brauchwasser-Erwärmung ohne zusätzliche Energieverluste
„
Anergienetze sind nicht teurer als Anlagen mit zentraler Wärmeerzeugung
„
Weisen aufgrund ihrer hohen Effizienz tiefste Betriebskosten auf
„
Schonen die Umwelt
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System 2: Netz mit Anergienetz-Betreiber
Anergienetze mit Netzbetreiber
„
Netzbetreiber ist nicht Eigentümer der Liegenschaft
„
Netzbetreiber verkauft Anergie an Eigentümer/Verbraucher
„
Systementscheid ist gefallen
„
Netzbetreiber hat bestimmte Anschluss-Bedingungen
„ Temperatur
(TVL, TRL, deltaT)
„ Volumenstrom respektive Druckverlust
„ Mit/ohne Systemtrennung (erhöhte Sicherheit mit Systemtrennung)
„ Medium im Anergienetz
„
Als Quelle dient oft Abwärme aus Industrie, Kraftwerken oder z.B.
ARA, aber auch Grundwasser oder Oberfächenwasser ist möglich
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Anergie
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Anergienetze mit Netzbetreiber
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Anergienetze mit Netzbetreiber
Zu beachten bei den Unterstationen:
„
Bedarfsabhängige Regulierung der bezogenen Quellenergie
„
Frostsicherheit bei reinem Wasser im Anergienetz gewährleisten
„
Systemtrennung vorgeschrieben (Anschlussbedingung Netzbetreiber)
„
Bei erhöhten Temperaturen Einsatzgrenzen Wärmepumpen beachten
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Verantwortung für Energie und Umwelt
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