Areale vernetzen - Forum Energie Zürich

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[ Areale vernetzen ]
Arealvernetzung am Beispiel ETH Zürich
Thomas Gautschi, Partner A+W
Zürich, 25. Januar 2011
1
Zieldefinition der Wärmeversorgung ETH Hönggerberg
–
–
–
–
–
–
Hohe Versorgungssicherheit (Energiemix, Redundanz)
Attraktive Wirtschaftlichkeit (Life Cycle Costs)
Hoher Freiheitsgrad in der Sanierungsstrategie
Tiefer Schadstoff- und Treibhausgasausstoss
Tiefer Primärenergieverbrauch
Nutzung von Anergie, Reduktion von Exergie
(Qualitäten und Quantität der Energien)
CO2-Ausstoss Gebäudepark
bis 2020 mindestens halbieren
2
Exergetische Betrachtung
Niederwertig
z.B. Erdgas,
Oel, Holz
Hochwertig
Niederwertig
z.B. Wärmepumpe
Hochwertig
3
Abwärmenutzung der ETH
Heute
Fernwärme
4
Morgen
Anergienetz
Dynamisches Erdspeichersystem ETH Zürich
5
6
3
2
5
Vergrösserung Systemgrenze
4
+
7
-
Dynamische Energievernetzung
In 5 Schritten zum Ziel
1
Systemanalyse ETH
Bereitstellung
Verteilung
Energieversorgung
CO2 und Exergie reduzieren
8
Verbrauch
Energiebedarf
optimieren
Der Absenkpfad von Science City
Reduktion des Energiebedarfes
160
400'000
140
350'000
120
m 2 EBF
300'000
100
250'000
80
200'000
-60%
Heizenergie
60
150'000
40
100'000
20
50'000
0
2005
-28%
Strom
kWh/m 2 a
+60%
Fläche
450'000
2008
2011
2014
2017
2020
2023
Entwicklung Fläche
spezifischer Heizenergiebedarf
spezifischer Strombedarf
spezifischer Kälteenergiebedarf
-60%
Kälteenergie
0
2026
Die Behaglichkeits- und Wirtschaftlichkeitskriterien müssen stets verfolgt werden.
9
Baulicher und technischer Absenkpfad
Wärmeenergie HIL
Wärmeenergie HIL
6000
6'000
5244
5000
4'000
Wärmeenergiebedarf MWh/a
5'000
Wärmeenergiebedarf MWh/a
5244
5204
3786
3'000
2'000
1360
4000
3000
1818
2000
1101
1000
1'000
658
59
59
0
0
Jahr
Jahr
gemessene Werte
10
Warmwasser (gemessen)
Lüftung (berechnet)
SIA 380/1 (exkl. mech. L.)
total berechnete Wärmeenergie
gemessene Werte IST
Warmwasser (gemessen)
Lüftung (berechnet)
SIA 380/1 (exkl. mech. L.)
total berechnete Wärmeenergie
Lastprofile 2020
Heiz- / Kälteleistung
20 GWh/a Heizenergie
15 GWh/a Kühlenergie
Saisonale
Verlagerung
durch Speicherung
15 GWh/a
Entladung
Heizen
J
F
M
A
M
J
Kühlen
J
Monat
11
13 GWh/a
Regeneration /
Freecooling
A
S
O
N
D
+
-
Saisonale Wärmespeicherung
12
+
-
Funktion dynamisches Erdspeichersystem
Temperatur
o
(C)
ZUSTAND IM 10. BETRIEBSJAHR
50
Aufladung im
Sommerhalbjahr
(Kühlen)
Entladung im
Winterhalbjahr
(Heizen)
40
Entladung im
Winterhalbjahr
(Heizen)
30
genutzte
TemperaturDifferenz
20
mittlere Temperatur
des Speichers
10
0
13
AuslaufTemperatur
0
50
100
150
EinlaufTemperatur
200
250
Kalendertage des Jahres
300
350
14
15
Arealvernetzung
16
Heiz- / Kälteleistung
Lastprofil und saisonaler Überschuss
der ETH Hönggerberg
Heizen
J
F
M
A
M
J
Kühlen
J
Monat
17
A
S
O
N
D
Funktion dynamisches Erdspeichersystem
18
Kälte- und Wärmeleistungskurve Areal
Deckung Spitzenleistung mit Hochtemperatursystem
oder Reduktion der Spitzenleistung durch
Lastmanagement
4'500
4'000
3'500
kW
3'000
2'500
2'000
1'500
1'000
500
0
0
19
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Heizleistungsbedarf Gebäude
Kälteleistungsbedarf Gebäude
Entzugswärmeleistung EWS (COP 4.5)
Entzugskälteleistung EWS (FC)
Abbildung Simulationsfile
20
21
Free-Cooling
Erdspeicher
Sammeln, speichern und wiederverwerten
Stetiger Austausch von Wärme- und Kälteenergie zwischen den einzelnen Gebäuden
sowie die Langzeitspeicherung von aktuell nicht benötigter Energie in den Erdspeichern.
22
Transformationspfad Wärme / Kälte (inkl. Strom)
[kg CO2_eq / kWh_ex]
Emissionen
0.4
0.3
Masterplan 2020
400'000 m2
0.2
Absenkpfad
baulich / technisch
0.1
0.0
Heute
250'000 m2
Arealvernetzung
0
50
100
150
Energiebedarf [kWh_ex / m2 a]
1kg CO2 / m2 a
12 kg CO2 / m2 a
23
200
Preissensitivität
24
Kostenentwicklung spez. Energiepreise und
Sensitivität bis 2020
Entwicklung spezifische Energiegestehungskosten
Kälte
19
18
17
Wärme
Sanierung Warmwasserkessel
Strom
Erdgas
16
Rp./kWh
15
14
13
12
IBS 1. Phase
Integration HIL
Sanierung
11
10
9
Kälte
8
7
2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021
Jahre
Umsetzung neues Energiekonzept EHEZ
Keine Umsetzung EHEZ
Entwicklung bei Primärenergieteuerung um 3%/a EHEZ
Entwicklung bei Primärenergieteuerung um 3%/a kein EHEZ
25
Wärme
Strom
Energiekonzept dynamisches Erdspeichersystem
26
ETH Zürich Hönggerberg, es wird gebaut.
Erdsondenfeld HPL
27
ETH Zürich Hönggerberg, es wird gebaut.
Erdsondenfeld HC
28
ETH Zürich Hönggerberg, es wird gebaut.
Erdsondenfeld HC
29
ETH Zürich Hönggerberg, es wird gebaut.
Medienkanal und Anergienetz
30
Neues Energiekonzept der FGZ
31
31
« Ein Areal birgt durch die Vernetzung
ein weitaus grösseres Effizienzpotential
als die Summe der einzelnen Bauten. »
Amstein + Walthert arbeitet daran
Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
32
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