Fischer-16-05-25-1 - Mittwochgesellschaft Zug
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29.05.2016 Mittwochgesellschaft Energie im Überfluss – Energieversorgung Heute und in Zukunft 25. Mai 2016 Folie 1 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss Wer sind wir? Hans Abicht AG mit den Töchtern Fäh & Zurfluh AG und Bogenschütz AG Unabhängige Ingenieur-Unternehmung im Bereich der Energie- und Gebäudetechnik 110 Mitarbeitende (Fachplaner-, HF- und FH-Abschlüsse) 6 Standorte: Zug, Aarau, Schwyz, Zürich, Altdorf, Basel Über 40 Jahre Erfahrung am Markt Folie 2 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss 1 29.05.2016 Organigramm Hans Abicht AG Folie 3 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss Engineering Dienstleistungsumfang Solar GA Objektkategorien Dienstleistung + Verwaltung Industrie + Gewerbe Einkaufszentren + Läden Gesundheit + Pflege Chemie + Pharma Hotellerie + Gastronomie Hochhäuser Bildung + Sport Areale + Quartiere Infrastruktur + Energie Wohnen Nachhaltigkeit + Labels Folie 4 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss 2 29.05.2016 Aktuelle Referenzen UNI Bern Limmattalspital Schlieren Gastro Social, Torfeld Aarau Mattenhof Kriens Folie 5 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss Energiekonzept Suurstoffi Folie 6 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss 3 29.05.2016 Grundsatz Überlegung Energie ≠ Energie Folie 7 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss Energiekonzept Suurstoffi Energie = Anergie + Exergie Mit Exergie kann Arbeit verrichtet werden Hochwertig Bsp: Strom, Heisswasser, Dampf, gespeichert in Öl/Gas Mit Anergie kann keine Arbeit verrichtet werden Minderwertig und nahezu unbegrenzt Bsp: Niedertemperaturwärme (Umgebungsluft, Erdwärme, Grundwasser, Abwasser usw.) Ziel wird erreicht: Mit wenig Exergie und viel Anergie viel ENERGIE erzeugen Folie 8 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss 4 29.05.2016 Lokale Übersicht Suurstoffi Westareal Ostareal S41 BFB BF3 BF2 BFC BF4 BFA BF5 BF1 Folie 9 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss Energiebezugsflächen (EBF) und Nutzungen 81’754 m2 Ostareal = Westareal = 83’170 m2 Total = 164’925 m2 Folie 10 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss 5 29.05.2016 Energiekonzept - Grundlagen Vision Zero-Zero • Keine CO2-Emissionen • Keine zusätzlich zugeführte Energie Strategie «Sommerwärme gegen Winterkälte» • Aktivierung des Erdreichs als saisonalen Speicher • Einsatz von effizienten Wärmepumpen • Niedertemperaturnetz mit dezentraler Wärmebereitstellung • Elektrische Energieerzeugung durch solare Strahlung (Photovoltaik) • Keine Brennstoffe zur Wärmebereitstellung Folie 11 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss Energiephasenverschiebung Winter Sommer Folie 12 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss 6 29.05.2016 Energiebedarf - Suurstoffi Folie 13 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss Erdspeicher – Geologische Eigenschaften Thermo Response Test (TRT) Folie 14 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss 7 29.05.2016 Erdspeicher Erdspeicher 700 x 150m Stand März 2016 Wärmestrom aus dem Erdinnern ist vernachlässigbar 0.05 W/m2 Folie 15 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss Saisonale Energiespeicherung Qout [kWh] Qin [kWh] Wärmeeinspeisung (Gebäudekühlung, Solar) Temperatur Wärmeentzug (Wärmepumpe) = Folie 16 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss 8 29.05.2016 Energieberechnung Wohnungsbau Energie Stundenwerte Energie Monatswerte Verwaltungsbau Folie 17 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss Technische Umsetzung – Erdfeld Temperaturverhalten Sondenauslegung 8 - 16°C / 8 – 30°C Energiehaushalt nicht ausgeglichen Fallende Erdreichtemperatur Sondenflüssigkeit Wasser Vereisungsgefahr Verdampfer Quelle: Geowatt AG Folie 18 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss 9 29.05.2016 Kompensationsvarianten Freecooling erhöhen Entwärmung Gebäude Technische Klimakälte Rückkühlung oder Rückwärmung Wärmeenergie einführen Zeitfenster beachten Thermische PV-Anlage Kühlung PV Module Elektrische Wirkungsgraderhöhung Folie 19 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss PVT Hybrid Bilanzausgleich mit Hybrid-Kollektoren (PVT) Direkte Einbindung der PVT-Kollektoren als Wärmequelle Folie 20 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss 10 29.05.2016 Kompensation durch thermische PV-Anlage Je höher die Temperatur Desto geringer die Spannung Desto geringer die Leistung Desto höher der Strom Effizienzsteigerung PV Temperatur senken Wirkungsgrad Strom steigt um 10% bei 25K tieferer PV Temperatur Leistung P=U*I Folie 21 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss Kollektorfläche [m2] Solare Energienutzung Entspricht 0.074 m2 nutzbare Dachfläche pro Energiebezugsfläche 14'000 12'000 11'204 10'000 BF Ost; 4'130 noch nicht belegt 8'000 6'000 4'000 BF1; 865 BF3 & S41; 3'487 belegt 2'000 BF2 & 5; 2'722 0 Folie 22 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss 11 29.05.2016 Integrationskonzept Solarenergie Bestehende Häuser, pro Haus ein Solarlog S41, BF3, pro Haus ein Solarlog Ostarealentwicklung Energiemesswerte Statusmeldungen Modbus Modbus Tech-Net (Ethernet) Solarlog RS-485 SMA-Protokoll RS-485 Solarmax-Protokoll Solarlog SMA- Wechselrichter Leistungsotimierer Tigo Solarmax- Wechselrichter Folie 23 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss Übersicht Systemebenen Gebäudeautomation inkl. EMS Informationsebene div. Liegenschaften Planen, Optimieren Energy Management System (EMS) Anzeigen, Analysieren Verbessern, Kontrollieren Managementebene Überwachen, Bedienen, Beobachten Energieplanung Energieeinkauf (Vorhersage) Alamieren, Optimieren Lastmanagement Datenaufzeichnung, Archivierung Automationsebene Basisdaten Lastabwurf, Sperren u. Freigaben von Lasten Steuer- Regel- Überwachungsund Optimierungsfunktion Lastmanagement, E.Funktionen Kontrollstrategien Produktion, Speicherung, Lastverschiebung, Optimierung Feldebene Verbrauchsdaten, Globalstrahlung, Wetterstation Instrumentierung Raum Kunde/Prosumer (Einspeisung) Building Management System (BMS) Transparenz Energie-Verbrauchsdaten Smart Grid Funktionalität Energiedaten erfassen, Analyse, Reports Bedarfsmanagement: steuert u. regelt die Energieanwendung nach Vorgaben des Fahrplans, Tarif-Information Überwachen Grenzwerte, Benchmarking Grundlage für Optimierungsmassnahmen Folie 24 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss 12 29.05.2016 Niedertemperaturnetz (Anergienetz) Folie 25 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss Technische Umsetzung - Erdsondeneinbindung 3 Sondenverteiler à 74 Sonden Auf Magerbeton erstellt Abgestufte Verteilbalken Materialisierung: HDPE Folie 26 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss 13 29.05.2016 Niedertemperaturnetz (Anergienetz) Folie 27 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss Platzbedarf Erdsondenfelder Folie 28 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss 14 29.05.2016 Monitoring Baufeld 2 und 5 Folie 29 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss Konzept Technik – Heizbetrieb (Winter) SG PVT SG Bereitstellung Nutzenergie Kühlen Heizen BWW (Von Kaltspeicher) El. KW BWW NW BWW VW EWS KaltSpeicher WP BWW WarmSpeicher Solar WP Heizung RK (Heizen & Kühlen) Erdspeicher Erdspeicher 215 x 150m 554 x 200m Folie 30 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss 15 29.05.2016 Konzept Technik – Kühlbetrieb (Sommer) SG PVT SG Bereitstellung Nutzenergie Kühlen Heizen BWW (Von Kaltspeicher) El. KW BWW NW BWW VW EWS KaltSpeicher WP BWW WarmSpeicher Solar RK WP Heizung (Heizen & Kühlen) Erdspeicher Erdspeicher 215 x 150m 554 x 200m Folie 31 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss Ziel: Bilanzausgleich Qin [kWh] = Abwärme, Solar Gebäudekühlung Qout [kWh] Raumheizung, Warmwasser Erdspeicher Folie 32 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss 16 29.05.2016 LW-Wärmepumpe als Spitzenlastdeckung SG L/W-WP • • El. Bilanzausgleich Reduktion der Erdsonden um 72 Stück (à 200m) Tm(22°C) Wärmepumpe Leistung [kW] Max. Heizleistung JAZ = 7.5 Spitzenlast Grundlast Erdspeicher Stunden [h/a] Folie 33 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss Vision Zero-Zero erreicht? Keine CO2-Emissionen • Wird erreicht mit hohem Anteil an Umweltenergie Keine zusätzlich zugeführte Energie • • Stromertrag aus PVT auf Flachdächer wird 50% erreicht Zusätzlicher Stromertrag aus Fassaden würde nahezu 100% erreicht Folie 34 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss 17 29.05.2016 Energiebilanz Strom Endenergie 4'000 3'563 3'563 3'500 823 3'000 1'805 MWh 2'500 Netzstrom PV-Ertrag 2'000 Hilfsenergie HLK 1'500 WP-Strom 2'739 1'000 1'758 500 0 Bedarf Deckung Total Deckungsgrad Solar: 49% Folie 35 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss Wärmebilanz Erdspeicher (Anergie) 8'000 7'115 7'115 7'000 6'000 1'827 2'905 MWh Abwärme/Kühlung 4'000 3'000 Luft-WP Solar thermisch 5'000 1'950 5'288 Warmwasser Raumheizung 2'000 Total 2'260 1'000 0 Entzug Eintrag Folie 36 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss 18 29.05.2016 Wärmebilanz Erdspeicher (Anergie) Ökologische Betrachtung (Vgl. mit Biogas und KM) CO2-Ausstoss Primärenergie Minergie 1'200 70.0CO2-Ausstoss 1'000 60.0 1'244 600 400 0 25.0 50.0 40.0 76.0 30.0 10.0 23 Biogas & KM 20.0 32.0 15.0 10.0 5.0 21.9 13.4 0.0 0.0 Öläquivalent nach 8.0 l Minergie 7.2 l System Suurstoffi System Suurstoffi Biogas & KM Biogas & KM Öläquivalent nach ecobau 3.5 l 3.0 l 3.0 l 2.5 l l/m2 l/m2 30.0 20.0 System Suurstoffi 7.0 l 6.0 l 5.0 l 4.0 l 3.0 l 2.0 l 1.0 l 0.0 l 35.0 kWh/m2 800 200 Primärenergie eco-bau 80.0 kWh/m2 CO2-Ausstoss in Tonnen 1'400 2.1 l 2.0 l 1.5 l 1.3 l 1.0 l 0.5 l 0.0 l System Suurstoffi Biogas & KM System Suurstoffi Biogas & KM Folie 37 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss Wärmegestehungskosten Gestehungskosten Sensitivitätsanalyse 0.250 Unterhaltskosten +1.0% Stromkosten ±20% Wärme und Kälteerzeugung Energiebedarf Kälte ±40% Biogas & KM Energiebedarf Wärme ±20% System Suurstoffi Kosten Sonden ±10% 0.000 -23% 0% -32% Kosten Gebäudetechnik ±20% 0.050 Zinssatz 1.5, 2, 4% 0.214 Kosten Leitung ±20% 0.179 Amortisation GT Wärme 15, 20, 25 J 0.100 0.22 0.21 0.20 0.19 0.18 0.17 0.16 0.15 0.14 Amortisation Anergienetz & EWS: 40, 60, 80 J 0.150 Fr./kWh Fr./kWh 0.200 Folie 38 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss 19 29.05.2016 Energieverbund Zug Wärme- und Kälteerzeugung ab Seewasser Version vom 02.05.2016 Folie 39 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss Motivation für Energieverbund Folie 40 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss 20 29.05.2016 Motivation: 2000-Watt-Gesellschaft KANTON ZUG STADT ZUG AUSZUG AUS LEITBILD KT. ZUG DIE BEVÖLKERUNG DER STADT ZUG HAT AM 15. MAI 2011 DEN ZIELEN FÜR EINE 2000-WATT-GESELLSCHAFT ZUGESTIMMT. DER STADTRAT LIESS DURCH DIE UMWELT UND ENERGIEKOMMISSION MASSNAHMEN IM BEREICH WÄRME, ELEKTRO, VERKEHR UND KOMMUNIKATION ERSTELLEN. IM BEREICH WÄRME IST DAS VORLIEGENDE KONZEPT MIT DEM ENERGIEVERBUNDSYSTEM EINE STARK GEWICHTETE MASSNAHME. DER KANTON ZUG WILL AUCH MIT SEINER ENERGIEPOLITIK DIE BALANCE ZWISCHEN WACHSTUM UND WAHRUNG NATÜRLICHER RESSOURCEN HALTEN. ER VERLANGT EINE SICHERE VERSORGUNG MIT ELEKTRIZITÄT UND EINEN DEUTLICH STEIGENDEN ANTEIL ERNEUERBARER ENERGIEN BEI DEN ENERGIETRÄGERN. ENERGIE MUSS WIRKSAMER EINGESETZT WERDEN, DER ENERGIEBEDARF SOLL INSGESAMT SINKEN. Folie 41 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss Motivation: Fokus Folie 42 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss 21 29.05.2016 Motivation für Energieverbund Folie 43 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss Herausforderung: Definition von technischen Vorgaben -> Leistungsdefinition • Feuerungskontrolle • Nutzungszonen heute • Nutzungszonen verdichtet Folie 44 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss 22 29.05.2016 Grundkonzept Nutzung hohes Temperaturniveau von Tiefengrundwasser 14 °C für Wärme Nutzung Seewassertemp. 4°C bis 7°C für Kälte Folie 45 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss Herausforderungen: Auswirkungen auf See • Auswirkungen auf den See Folie 46 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss 23 29.05.2016 Herausforderungen: Wirtschaftlichkeit • Wirtschaftlichkeit Folie 47 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss Herausforderungen: Ausbauetappen • Wirtschaftlichkeit Deckung mit Gas P_nenn P WP + 2.7 MW Kostenentwicklung der drei Ausbaustufen: Nennleistung 12 MW, WP-Leistung 8.1 MW Nennleistung 18 MW, WP-Leistung 8.1 MW 1. Ausbau Stufe Nennleistung 18 MW, WP-Leistung 10.8 MW 2. Ausbau Stufe Folie 48 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss 24 29.05.2016 Herausforderungen: Platz für Standort Folie 49 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss Zentralenstandorte Kritisches Element Folie 50 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss 25 29.05.2016 Zentralen • Platzbedarf innerhalb Zentrale Folie 51 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss Kontakt Elmar Fischer COO Hans Abicht AG Dipl. Ing. FH SIA HLK VR / Partner [email protected] Hans Abicht AG Industriestrasse 55 6300 Zug www.abicht.ch Telefon: Direkt: Natel: 041 768 30 68 041 768 30 46 076 444 77 63 Folie 52 ¦ 24.05.2016 ¦ Mittwochsgesellschaft ¦ Energie im Überfluss 26
