Technologien - Geo-En

Geo-En Technologie
© 2009, Geo-En GmbH, Berlin, Rev935
Die Lösung für die Innenstadt:
hohe Leistung und Effizienz für
maximale Einsparungen. Seite 28
Geo-En Sondentechnologie
für höchste Leistung aus nur
einem Bohrloch . Seite 16
Geothermie:
Chancen für
Morgen. Seite 4
Geo-En Technologie
1
Inhalt
1.
Einleitung Geothermie
2.
Systemtechnologie
3.
Projektbeispiel
4.
Geo-En Produkte und Dienstleistungen
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2
1. Einleitung Geothermie
Geothermische Energie
Aufbau eines geothermischen Systems
Planungsgrundsätze
Was macht ein Geo-En System aus?
Wirtschaftlichkeit
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Geo-En Technologie
3
1. Geothermische Energie
 Mit zunehmender Tiefe erhöht sich die Erdtemperatur um
3° C / 100 m
 Das Innere der Erde ist eine unerschöpfliche Energiezentrale
die den weltweiten Energiebedarf um ein Vielfaches abdecken
könnte
Im Inneren der Erde herrschen
Temperaturen von über 6.000° C
99% der Erdmasse ist heißer als
1.000° C
Geothermische Energie ist immer
verfügbar
 Mit einer Wärmepumpe ist es bereits ab Tiefen von 15m
wirtschaftlich und ökologisch sinnvoll, größere Gebäude
geothermisch zu Heizen ...
 … und zu Kühlen
 im Gegensatz zu anderen regenerativen Energien wie Windoder Solarenergie ….
… ist Geothermische Energie immer verfügbar. Ideal für die
Bereitstellung von Grundlastenergie…
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1. Aufbau eines Geothermischen Systems
Gebäude mit
Heizungs- und
Kühlungsverteilungssystem
Wärmepumpe
Optimales Gesamtsystem
Für einen möglichst niedrigen Energieverbrauch
und möglichst niedrige Emissionen müssen alle
Systemkomponenten sorgfältig aufeinander
abgestimmt sein.
Geo-En Sonde
Gebäudeverteilung
Wärme/Kälte
Systemsteuerung
Geo-En
Sonde
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Geo-En
GmbH,
© 2009,
Geo-En
GmbH,
BerlinBerlin, Rev935
Wärme
pumpe
Geo-En Technologie
5
1. Sorgfältige Planung reduziert Emissionen
und Energieverbrauch
Planungsgrundsätze
 Die Wärmepumpe braucht elektrische Energie um die Temperatur einer
Wärmeträgerflüssigkeit, Wasser oder Sole (frostgeschützte Flüssigkeit),
mit Erdtemperatur auf das Temperaturniveau der Heizung anzuheben.
 Temperaturunterschied : je kleiner, desto niedriger der
Energieverbrauch der Wärmepumpe
Moderne Gebäudeheizungen arbeiten mit Vorlauftemperaturen von 28-38°C
Offene Geothermiequellen (Grundwasser) » Quellentemp: 8 bis 12°C
Eine effiziente geothermische Heizung
spart Energie und reduziert gleichzeitig
CO2 Emissionen
 Die Wassertemperatur der gebäudeseitigen Heizungsverteilung sollte so
niedrig wie möglich sein.
 Die Geothermiequelle sollte eine
möglichst hohe Temperatur liefern.
Geschlossene Geothermiequellen » Quellentemp: - 4 bis 4°C
Temperatur Heizung
Für ein modernes Gebäude muss die Wärmepumpe folgende
Temperaturdifferenz (ΔT) überbrücken:
 16-30°C im Falle eines offenen Geothermiesystems
Ideales System ΔT
Temp.
Geothermiequelle
 24-40°C im Falle eines geschlossenen Geothermiesystems
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Geo-En Technologie
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1. Bedeutung der Geothermiequelle für
Energie Einsparung und Emissionen
Für einen geringen Energieverbrauch des Geothermiesystems sollte die
Temperatur der Geothermiequelle dauerhaft so hoch wie möglich sein.
Eine hohe Temperatur der Geothermiequelle ermöglicht den Betrieb einer
Wärmepumpe mit höherer COP bzw. Leistungszahl, was eine deutliche
Reduzierung des Strombedarfs und der Betriebskosten bedeutet.
Geo-En Integralsonde
Patentiertes System mit 5-30 mal höherer
Energieausbeute aus einem Bohrloch bei ca.
10°C höheren Quelltemperaturen
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1. Was macht ein Geo-En System aus?
Beispiel
Typisches Geo-En System
Geo-En System in der
Berliner Innenstadt,
monovalent, mit 120 kW
Heizleistung und 100 kW
Kühlleistung aus einer
Bohrung.
 Sehr hohe Leistung pro Bohrung
(bis zu 25-fach), ideal für die Innenstadt
bzw. große Bauvorhaben.
Wohnfläche 2.850 m²
Baujahr: 2009/2010
Einsparungen gegenüber
Pellets + Klimaanlage: 52%
Erdgas + Klimaanlage: 57%
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Geo-En
GmbH,
BerlinBerlin, Rev935
© 2009,
Geo-En
GmbH,
 Aufwändiges Engineering
 Sehr hohe Effizienz
 Leistungen ab 30 kW
Konventionelles Geothermiesystem
Die Mehrzahl der Geothermiesysteme sind
Kleinanlagen um 10 kW für Einfamilienhäuser
mit relativ großem Grundstück im Verhältnis
zur Wohnfläche.
Geo-En
Technologie
Geo-En
Technologie8 8
1. Was macht ein Geo-En System aus?
Freie Dachgestaltung
Geringer Platzbedarf, Flexibilität
Freie Dachgestaltung und ausreichende Kühlung: bis jetzt widersprüchliche
Anforderungen großer Gebäude in der Innenstadt. Die Lösung: Eine Geo-En Anlage
führt die bei der Kompressionskühlung freigesetzte Wärme ins Erdreich ab.
Platzverhältnisse und Bausubstanz in der Innenstadt fordern
flexible, kompakte Lösungen. Sei es im Hinterhof eines
Altbaus oder unter der Tiefgarage eines Neubaus.
Der doppelte Nutzen: Das Dach bleibt frei und die großen Kältemaschinen
verrichten ihren Dienst lautlos im Keller.
© 2009, Geo-En GmbH, Berlin
© 2009, Geo-En GmbH, Berlin, Rev935
Abb: Geo-En Anlagen in der HafenCity, Hamburg, und Dresden (Altbau)
Geo-En
Technologie
Geo-En
Technologie9 9
1. Was macht ein Geo-En System aus?
Niedrige Betriebskosten, niedrige Emissionen
Beispiel: Mehrfamilienhaus Berlin, 2.850 m²
Eine Geo-En Anlage bezieht den größten Teil der Energie zum Heizen
oder Kühlen aus der Erde. Die exakten Einsparungen sind abhängig
von der Auslegung der Haustechnik, den Energiepreisen vor Ort und
den geologischen Gegebenheiten. Gerne unterbreiten wir Ihnen ein
maßgeschneidertes Angebot.
Monovalentes Geothermiesystem mit 2 Wärmepumpen und einer
Bohrung, 45m tief.
Die Anlage versorgt das Haus mit 23 Wohneinheiten zu 100 % mit Wärme
für Heizung und Warmwasser sowie mit Direktkühlung für eine
angenehme Klimatisierung im Sommer.
Grafik:
Einsparung der Energiekosten für ein Hochhaus in der HafenCity,
Hamburg.
Projizierte Energiekosten pro Jahr für Heizung, Warmwasser + Kühlung gemäß Energiebedarfsberechnung
nach EnEv. Angaben ohne Gewähr. Kosten für das gesamte Gebäude inkl. 19% MwSt. Stand: Juni 2009
Geo-En Heiz- und Kühlanlage
Erdgas + Klimaanlage
Geo-En
System
100%
100%
Strom Wärmepumpe 12,30 Ct/kWh
Erdgas
Pellets (22 Ct/Kg)
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6.326 Euro
11.778 Euro
5,30 Ct/kWh
10.322 Euro
4,64 Ct/kWh
6.326 Euro
10.322 Euro
11.778 Euro
3.800 Euro
3.800 Euro
3.800 Euro
3.800 Euro
Kühlung
53%
37%
Strom Wärmepumpe
12,30 Ct/kWh
Strom Normaltarif
19,00 Ct/kWh
Kühlung gesamt
Energiekosten gesamt
CO2 Emissionen
Erdgas
+ Kühlung
Heizung
Heizung Gesamt
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Pellets
+ Kühlung
Energiekosten
384 Euro
384 Euro
6.710 Euro
14.122 Euro
15.578 Euro
Geo-En
Technologie
Geo-En
Technologie1010
1. Energieverbrauch eines Geo-En Systems nur 20-25%
Thermische Energie (MWh)
Wärme- und Kältebedarf und die dafür benötigten Energiemengen für ein
typisches Bürogebäude im Laufe eines Jahres.
Konventionelle Heizungssysteme
brauchen zum Betrieb mehr Energie als sie
als Nutzwärme erzeugen. Physikalisch ist es
unmöglich, Wärme ohne Verlust zu
produzieren.
25
20
15
10
Geo-En Systeme verbrauchen deutlich
weniger (elektrische) Energie. Der überwiegende Teil kommt aus der Erde.
5
0
Jan
Feb
Feb
Mär
Apr
Mai
Jun
Jul
Aug
Sep
Okt
Dez
Wärmebedarf
Kältebedarf
Energiebedarf konventionell
Energiebedarf Geothermie
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2. Technologie
Geothermiesysteme -ÜbersichtErdsonden
Saug- Schluckbrunnen
Geo-En Integralsonde
Geo-En Aktivsonde
Systemvergleich
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Geo-En Technologie
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2. Geothermie Systeme - Übersicht Relevante Systeme für Gebäudeheizung und -Kühlung sind:
 Geschlossene Systeme
 Geo-En Aktivsonde
 Erdsonde
 Energiepfähle (Gebäudefundamente)
 Horizontale Kollektoren
 Offene Systeme
 Geo-En Integralsonde, 1 Bohrloch
 Saug- Schluckbrunnen, 2 Bohrlöcher
 SCW (Standing Column Well) hauptsächlich USA, Süd Korea
Warum Geothermie?
Der Energieverbrauch einer geothermischen Wärmepumpe ist
niedriger als der Energieverbrauch
einer Luftwärmepumpe:
 Im Winter, wenn die Außentemperatur
niedrig ist, ist die Erdtemperatur hoch im
Vergleich zur Lufttemperatur.
 Im Sommer, wenn die Außentemperatur
hoch ist, ist die Erdtemperatur niedrig im
Vergleich zur Lufttemperatur.
Geo-En System (offen)
Geschlossene Systeme zirkulieren eine Flüssigkeit (Wasser oder
Sole) in einem geschlossenen Rohrsystem zwischen Erdreich und
Wärmepumpe.
Erdsonden (geschlossen)
Offene Systeme zirkulieren Grundwasser aus der Erde zur Wärmepumpe und zurück.
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Geo-En Technologie
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2. Erdsonde (geschlossenes System)
 Vorteile Erdsonden
+ fast überall einsetzbar
+ wartungsfrei
 Nachteile Erdsonden
- niedrige Temp. der Wärmequelle
- geringe Kapazität pro Bohrung
- hoher Preis (für große Systeme)
- großes Grundstück notwendig
Sehr hoher Temperaturgradient (10° C)
Erdsonde
Sole - PE - Bentonit - Erde
Detailansicht
7 vertikale, U-förmige Erdsonden
Leistung: 30 kW Heiz-/Kühllast
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Effizienz und CO2 Reduzierung nur
mäßig wegen der niedrigen Temp.
des Erdsondensystems
Heizungssystem
Temp. 35°C
35°C
Erde
PE Rohr
Typisches
Erdsonden System
Sole*
-5° C
Füllmittel (Bentonit)
5°C
* Sole = frostgeschützte
Flüssigkeit
Geothermiequelle
Temp. 0°C
Geo-En Technologie
14
2. Saug- Schluckbrunnen
(offenes System, auch Dublette genannt)
Saug- Schluckbrunnen
 Vorteile
+ hohe Quellentemperaturen
+ relativ niedrige Investition
 Nachteile
- Brunnenwartung notwendig
- Geologie: benötigt Aquifer
(Grundwasserleiter)
- anfällig für schwankende Wasserqualität
(z. B. Verockerung)
- Grundwasserpegelschwankungen
Effizienz und CO2 Reduzierung hoch wegen
der hohen Quellentemp. dieses Systems
Typische SaugSchluckbrunnen Anlage
2 vertikale Brunnen
(1 saug / 1 schluck)
ab 30 kW Heiz- bzw. Kühllast
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Heizungssystem
Temp. 35°C
Geothermiequelle
Temp. 10°C
25°C
Geo-En Technologie
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2. Geo-En Integralsonde
(offenes System)
Geo-En Integralsonde
Geo-En’s patentierte Integralsonde
benötigt nur eine Bohrung. Sie bietet
nahezu identische energetische Werte
wie ein Saug- Schluckbrunnen auf
wesentlich kleinerem Raum, ohne
Anfälligkeit für Grundwasser
Reaktionen wie z. B. Verockerung.
 Vorteile
+ sehr hohe Kapazität pro Bohrung
+ geringer Platzbedarf
+ hohe Temperatur der Geoquelle
 Nachteile
- Geologie: benötigt Aquifer
(Grundwasserleiter)
- aufgrund von Regulierungen nicht immer
realisierbar
Effizienz, CO2 Reduzierung hoch wegen hoher
Temperatur dieses Geo-En Systems
Geo-En Integralsonde
1 integrierte, vertikale Quelle in
einer Bohrung = weniger Platzbedarf
Kapazität: >30 kW Heiz- bzw. Kühllast
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Heizungssystem
Temp. 35°C
Geothermiequelle
Temp. 10°C
25°C
Geo-En Technologie
16
2. Geo-En Integralsonde
Ein patentiertes, offenes geothermisches System das Grundwasser
durch eine Wärmepumpe zirkuliert.
Abgekühltes Wasser fließt von der
Wärmepumpe zurück zum Diffusor.
Von dort sickert es gleichmäßig und
mit niedriger Fließgeschwindigkeit
zurück in die Erde und nimmt deren
thermische Energie auf.
Warmes Grundwasser wird durch die
Filterstrecke angesaugt und nach
oben zur Wärmepumpe transportiert.
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Die Geo-En Integralsonde saugt am Fuß der
Bohrung über eine lange Filterstrecke
Grundwasser aus tief gelegenen Erdformationen
an und fördert es durch ein isoliertes
Thermorohr zur Wärmepumpe.
Diese entnimmt dem Grundwasser
Wärmeenergie indem sie es um 3-5°C abkühlt
und auf die Heizungstemperatur hochverdichtet.
Das abgekühlte Grundwasser wird durch die
Diffusorstrecke wieder in den Grundwasserleiter
zurückgeführt und dort gleichmäßig durch die
vorhanden Erdwärme erwärmt.
Geo-En Technologie
17
2. Geo-En Aktivsonde
(geschlossenes System)
Die Geo-En Aktivsonde
kombiniert Elemente von offenen und geschlossenen Systemen. Dieses patentierte
System ist die ideale Lösung für grundwasserreiche Gebiete mit einer
problematischen Geologie, wo z. B. kein Grundwasser an die Oberfläche gefördert
werden darf oder chemische Reaktionen auftreten können (Verockerung).
Typisches Geo-En Aktivsonden System
mehrere integrierte vertikale Quellen, wenig Platz, hohe Leistung:
>30 kW Heiz- / Kühllast pro Bohrung
Geo-En Aktivsonde
 Vorteile
+ Sehr hohe thermische Kapazität pro
Bohrung
+ geringer Platzbedarf
+ hohe Temp. Geothermiequelle
 Nachteile
- Geologie: Benötigt Aquifer
(Grundwasserleiter)
Effizienz und CO2 Reduzierung hoch wegen
der hohen Temp. der Geo-En Aktivsonde
Heizungssystem
Temp. 35°C
26 - 27°C
Geothermiequelle
Temp. 8-9°C
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2. Geo-En Aktivsonde
Kombination offener und geschlossener geothermischer Systeme
mit aktiver Grundwasserzirkulation. Es wird kein Grundwasser nach
oben gefördert.
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Kaltes Wasser, abgekühlt durch den
Wärmetauscher, strömt durch den
Diffusor zurück in die Erde. Dort sickert
es langsam und gleichmäßig nach
unten und wird wieder aufgewärmt.
Dieser Kreislauf gewähreistet eine
maximale Energieaufnahme aus einem
großen Bereich um die Bohrung
herum.
Die Geo-En Aktivsonde arbeitet mit zwei
Kreislaufsystemen, die energetisch in Kontakt
stehen.
Warmes Grundwasser wird durch den
Filter nach oben zum Wärmetauscher im
Aktivsondenmodul gepumpt. Dort gibt
es seine Wärme ab.
Hohe Effizienz: Die hohe Wassertemperatur
führt zu einem niedrigen Energieverbrauch der
Anlage.
Am Fuß der Bohrung saugt eine Pumpe über
eine lange Filterstrecke Grundwasser aus tief
gelegenen Erdformationen an und führt es
entlang einem Wärmetauscher im Aktivsondenmodul.
Hier wird Wärme mit dem zweiten Kreislaufsystem ausgetauscht. Anschließend wird das
Grundwasser in der darüber liegenden Diffusorstrecke wieder in den Grundwasserleiter
zurückgeführt.
Geo-En Technologie
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2. Vergleich Geothermie-Systeme
Temp.-Differenz
Heizungstemp. 35° C
Geo-En/Dublette, 10° C
Erdsonden, Temp. 0° C
System:
Erdsonden
Geo-En
Dublette
Aktivsonde / Integralsonde
(Saug + Schluckbrunnen)
Entzugsleistung / Effizienz
Geringer Flächenbedarf
Resistenz Verockerung
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Geo-En Technologie
20
2. Geo-En Koaxialsonde
(Festgesteinslösung / Tiefenlösung)
Geo-En Koaxialsonde
Leistungsfähigkeit
auch für Geologien in denen nicht
ausreichend wasserführende Lockergesteine
vorliegen.
Bohrtiefen in der Regel von 500 bis 2.000
Meter.
Durch die Zirkulation von Wasser an einer
offenen Bohrwand ist die thermische
Anbindung dieses Systems sehr gut.
Der Ausbau mit einem Spezialrohrsystem
und einer stabilisierenden Ringraumfüllung
schützt gegen Verschmutzung durch Einfall
der Bohrlochwand und sich lösende
Sedimente und sorgt für Langzeitstabilität.
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 Vorteile
+ Sehr hohe thermische Kapazität pro
Bohrung
+ geringer Platzbedarf
+ hohe Temp. Geothermiequelle
 Nachteil
- Hohe Investitionskosten
- Direktkühlung nicht immer möglich
Heizungssystem
Temp. 35°C
5 - 33°C
Geothermiequelle
Temp. 12-30°C
Geo-En Technologie
21
2. Geo-En Koaxialsonde
(Festgesteinslösung / Tiefenlösung)
Die Geo-En Koxialsonde verfügt über einen mit
einem porösen Medium gefüllten Ringraum für
eine dauerhafte Stabilisierung der Bohrlochwand.
Die Durchlässigkeit der Gesteinsporen sowie den
durchteuften Rissen und Klüften vergrößern die
effektive Wärmetauscherfläche und
bewerkstelligen eine Erhöhung der Effektivität
dieses Erdwärmetauschers.
Hohe Effizienz: Die hohe Wassertemperatur
führt zu einem niedrigen Energieverbrauch der
Anlage.
Wasser zirkuliert an der offenen Bohrungswand nach
unten und nimmt dabei thermische Energie auf.
Durch eine poröse Füllung wird die Bohrungswand der
Koaxialsonde dauerhaft stabilisiert.
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2. Geo-En Quelle: mechanischer Aufbau
Die Geo-En Aktivsonde mit Brunnenschacht und Zuleitungen
Merkmale
 Immer zugänglich, z.B. für
Wartung oder Tausch eines
defekten mechanisches Teiles
wie der Zirkulationspumpe
Brunnenschacht
Zuleitungen
 Kann auch unterhalb eines
Gebäudes, z.B. unterhalb einer
Tiefgarage, platziert werden
 Filter- und Diffusorstrecke aus
Edelstahl
Wärmetauscher
Diffusorstrecke
 Ausbau der Bohrung mit
Glaskugeln für gleichmäßige
Strömungsverhältnisse
Zirkulationspumpe
Filterstrecke
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3. Leistungskennzahlen
Begriffe (COP, Leistungszahl, JAZ)
Anlagenoptimierung
Praxisbeispiel
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Geo-En Technologie
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3. COP (Leistungszahl) & JAZ (Jahresarbeitszahl)
JAZ = Jahresarbeitszahl, besagt, wie viel thermische Energie
mit einer Einheit elektrischer Energie erzeugt wird:
Die JAZ bezieht sich auf den tatsächlichen Stromverbrauch
einer Gesamtanlage über ein ganzes Jahr.
Begriff
berücksichtigt
COP (Leistungszahl):
nur Stromverbrauch der
Wärmepumpe (WP) bei
konstanter Abgabetemp.
ohne Start-Stopp-Phasen
(Prüfstandswert)
Englisch:
Coefficent of Performance
JAZ (Jahresarbeitszahl):
Stromverbrauch der WP
und der Quellenpumpe
über ein ganzes Jahr, auch
bei hohen Heizungstemperaturen und häufigen
Start-Stopp-Phasen
Achtung: Der JAZ Wert gemäß VDI 4650 orientiert sich stark
an den Prüfstandswert COP und sagt nichts über die
Wirtschaftlichkeit einer Anlage im Praxisbetrieb aus.
Geo-En Systeme arbeiten mit einer JAZ ≥ 4.
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Beispiel (Heizung)
JAZ = 4
Erzeugte Wärmeenergie:
Stromverbrauch Gesamtanlage:
100.000 kWh / Jahr
25.000 kWh / Jahr
Nur der im Laufe eines Jahres gemessene JAZ-Wert ist für die Betriebskosten relevant, ähnlich wie der tatsächliche, in der Praxis gemessene,
Kraftstoffverbrauch beim Auto.
Kennzahl
berücksichtigt
COP
JAZ
Leistungszahl
JahresArbeitsZahl
Stromverbrauch Wärmepumpe
Stromverbrauch Quellenpumpen
Alle Betriebstemperaturen
Start / Stop Phasen
Geo-En Technologie
25
3. Wärme: Schritte zur höheren Effizienz (1)
Höhere Eingangstemperatur = höhere Effizienz
1.
70
60
Standardsystem mit 0°C Quellentemperatur
50
1. ΔT 35°C -> COP 4.3
ΔT
40
Temperaturdifferenz (ΔT) = 35°C
d.h. 1 kWh elektrische Energie ergibt
4,3 kWh Wärmeenergie
30
20
10
COP
0
(3.3 kWh aus der Erde, 1 kWh elektrische Energie)
2
3
4
5
6
7
8
2.
Geo-En System mit 10°C Quellentemperatur
Temperaturdifferenz (ΔT) = 25°C
-> 28% höhere Effizienz!
d.h. 1 kWh elektrische Energie ergibt
5,5 kWh Wärmeenergie
(4.5 kWh aus der Erde, 1 kWh elektrische Energie)
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60
50
10
11
CO2 Einsparung
Effizienz
niedrig mittel hoch
70
9
2. ΔT 25°C -> COP 5.5
ΔT
40
1
30
20
1
10
COP
0
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Geo-En Technologie
11
26
3. Wärme: Schritte zur höheren Effizienz (2)
Bessere Regelung = höhere Effizienz
70
3.
60
Standardregelung
50
ΔT
40
1 kWh elektrische Energie ergibt
30
5,5 kWh Wärmeenergie
20
(4.5 kWh aus der Erde, 1 kWh elektrische Energie)
3. Standard -> COP 5.5
10
COP
0
2
3
4
5
6
7
8
Geo-En: Erweiterte elektronische Regelung
-> 10% höhere Effizienz!
70
60
50
1 kWh elektrische Energie ergibt
40
6,0 kWh Wärmeenergie
30
(5,0 kWh aus der Erde, 1 kWh elektrische Energie)
11
4. E-Regelung -> COP 6.0
ΔT
20
2
10
COP
0
2
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10
CO2 Einsparung
Effizienz
niedrig mittel hoch
4.
9
3
4
5
6
7
8
9
10
Geo-En Technologie
11
27
3. Wärme: Schritte zur höheren Effizienz (3)
Die Summe der Wärmepumpenmaßnahmen
70
Geo-En:
60
Die Geo-En Wärmepumpe
COP 4.3 -> 6.0
im Geo-En System =
ΔT
50
40
1. Höhere Quellentemperatur
30
+
20
1
10
2
2. Erweiterte Regelung
COP
0
2
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3
4
5
6
7
8
9
10
11
= 40% Effizienz-plus !
Geo-En Technologie
28
3. Geo-En Integralsonde / 50% Einsparung Energiekosten
Gebäude:
Büro, 4 Stockwerke, Fläche 2.400 m²
Geo-En Lösung:
3 Geo-En Integralsonden, @ 25 kW
Geologie:
Aquifer / Keuper / Bohrtiefe: 30 m
Grundwasserleiter 18-20 m
Investition:
Geo-En 100,000 € / alternatives,
konventionelles System 40,000 €
© 2009,
Geo-En
GmbH, Berlin, Rev935
© 2009, Geo-En GmbH,
Berlin,
Rev935
29
29
Geo-En
Geo-En
Technologie
Technologie2929
29
© Geo-En GmbH, Berlin, 2007 - 2008
29
3. Geo-En System / Einsparung Energiekosten

Das Geo-En System ist bereits im ersten Jahr kostensparend. Die Einsparung bei
den Betriebskosten ist höher als die Mehrausgaben für Zinsen und Tilgung.

Die Mehrkosten (60.000 Euro) für die Geo-En Anlage amortisieren sich in 8 Jahren.
 Einsparung Betriebskosten
 Mehrausgaben Finanzierung
Gesamtausgaben, Vorschau 16 Jahre
Betriebskosten und Finanzierung
13.546
12.867
100% Finanzierung, Annuitätendarlehen 15 J, 6% Effektivzins)
Betriebskosten
Jahr 1
Jahr 5
Jahr 15
Jahr 16
Geo-En
Konventionell
4.905
11.037
5.309
12.924
6.472
19.339
6.601
20.147
6.132
7.615
12.867
13.546
Einsparung
7.615
6.132
5.828
5.828
5.828
Jahr 1
Jahr 5
Jahr 15
Jahr 16
Ausgaben Finanzierung (Zinsen + 100% Tilgung)
Geo-En
Konventionell
Diff. Finanzierung
9.713
3.885
9.713
3.885
9.713
3.885
0
0
5.828
5.828
5.828
0
0
Jahr 1
Jahr 5
Jahr 15
Jahr 16
2009
2013
2023
2024
Betriebskostenvergleich (ohne MwSt.)
System
2.
Heizung
1. Geo-En
Kühlung
Summe
Heizung
Kühlung
Summe
pro Jahr
1 2009
4.333
572
4.905
8.546
2.491
11.037
6.132
6.132
5 2013
4.690
619
5.309
10.228
2.696
12.924
7.615
34.278
Preise ohne MwSt. Stand:
8 2016
4.977
657
5.634
11.706
2.861
14.567
8.933
59.718
Preise (Ct/kWh) Gas / Strom WP / Strom:
4,8
10,3
15,9
15 2023
5.717
755
6.472
16.052
3.287
19.339
12.867
137.229
Erw. Preissteigerung Gas / Strom / Allg.:
4,7%
2,0%
2,0%
74.926
9.893
84.819
178.971
43.078
222.049
137.229
Jahr
Summen 15 J:
konventionelles System
Ersparnis
kumuliert
=
62%
Preise / Gebäudekennzahlen
2009
Gesamt Gebäudefläche (m²)
Gebäudelast (in kW) Wärme / Kälte
2.000
70
70
20 2028
6.312
833
7.145
20.125
3.629
23.754
16.609
212.432
25 2033
6.969
920
7.889
25.242
4.007
29.248
21.360
309.276
Jahresbedarf (in MWh) Wärme / Kälte
154
56
524.323
Jahresbedarf pro m² (in kWh) Wärme / Kälte
77,0
28,0
33 2041
Summen 33 J:
8.165
1.078
9.243
36.296
4.694
40.991
31.748
199.785
26.379
226.164
635.623
114.863
750.486
524.323
© 2009, Geo-En GmbH, Berlin, Rev935
=
70%
Investition Geo-En / Erdgas + Klimaanlage
100.000 / 40.000
Geo-En Technologie
30
3. Energiekosten Deutschland 1992 - 2008
 Immer höhere Preise für fossile Energieträger machen alternative Energien
zunehmend attraktiver.
 Obwohl der kWh-Preis von Strom noch deutlich höher ist als der kWh-Preis
von Öl oder Gas, sind die Gesamtenergiekosten einer Geo-En Anlage im
Schnitt über 50% niedriger als bei konventionellen Anlagen: Denn der
Energieverbrauch eines Geo-En Systems beträgt lediglich 20-25% einer
konventionellen Heizung oder Kühlung
 Energieversorger bieten i.d.R. einen günstigen Wärmepumpen-Stromtarif an.
Energiepreise Haushalte Deutschland 1993 - 2008
Durchschnittspreise
Preisanstieg
Energie
Einheit
1993
2008 *
15 Jahre pro Jahr
Heizöl
€/100 l
24,77
58,63 *
137%
5,9%
Erdgas
Ct/kWh
3,55
7,10
100%
4,7%
Fernwärme
Ct/kWh
4,42
7,82
77%
3,9%
Strom
Ct/kWh
15,89
21,43
35%
2,0%
Quelle: Bundesmisterium f. Wirtschaft u. Technologie. Preise inkl. aller Steuern und Abgaben.
* Aufgrund der turbulenten Ölpreisentwicklungen in 2008 wurde der Ölpreis für 2007 angesetzt.
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Geo-En Technologie
31
3.
Einsparung CO2 Emissionen mit einer Geo-En Heizung
Beim Betrieb einer Geo-En Heizung mit Erdgas-Strom reduzieren sich die CO2 Emissionen
um 60% gegenüber einer Erdgasheizung!
Bei der Gebäudekühlung sind die Einsparungen noch höher!
Heizenergie
Heizwärmebedarf
154.000 kWh
konventionell
erzeugt ->
Endenergie
Primärenergie
Heizkessel *
Heizkessel
Heizkessel
Endenergie
Primärenergieverbrauch (Faktor 1,1)
CO2 Emissionen
171.111 kWh
Erdgas:
188.222 kWh
Gaskessel
37,8 t
Ölkessel:
181.176 kWh
Heizöl:
199.294 kWh
Ölkessel
53,0 t
Strom
38.500 kWh
Geo-En System
Geo-En System
Primärenergieverbr. (wenn Strom aus:)**
CO2 Emiss., wenn Betrieb mit:
Gas-Kombikraftwerk:
Erdgas-Strom
15,3 t
Kohle-Strom
37,7 t
Strommix D
20,8 t
Kohlekraftwerk:
Ökostrom
CO2 Emissionen
(kg/kWh) lt. KfW 2006
Erdgas:
0,201
Heizöl:
0,266
Steinkohle: 0,356
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CO2 Emissionen
Gaskessel:
Geo-En System (JAZ 4,0)
mit Geo-En
erzeugt ->
CO2 Emissionen
* Jahresnutzungsgrad Heizkessel:
Gaskessel: 90%
Ölkessel:
85%
75.896 kWh
105.901 kWh
0 kWh
** Wirkungsgrad moderner Kraftwerke:
Kohlekraftwerk: 43% Kombikr.-w: 60%
Leitungsverluste Stromnetz:
7%
(37,8 t) bei Verfeuerung von Erdgas in
einem Heizkessel
CO2 Emissionen
(15,3 t) bei Verwendung von Erdgas für
die Stromerzeugung.
Strommix Deutschland:
CO2 Emissionen pro kWh-el.
541g (Quelle: BDEW)
Geo-En Technologie
32
4. Geo-En Produkte und Dienstleistungen
Geothermische Heiz- und Kühlsysteme
Engineering / Monitoring
 Komplettlösungen
 Geothermische Simulation / Engineering
 Geothermische Quelle
 Wärmepumpe
 Internet Fernsteuerung / Überwachung
 Wartung / Service
 Offene geothermische Systeme
 Geschlossene geothermische Systeme
 Komplette geothermische Großanlagen
in Festgestein bis zu 1.500 m Tiefe, inkl.
Langzeitsimulation
 Langzeit Simulation von geothermischen Systemen in Kombination
mit anderen Energiequellen wie
Solarthermie, Gas oder Öl
Geologische Erdtemperatur Messsysteme
 Langzeit Überwachung und
Dokumentation von geothermischen
Systemen
 Temperatur Mess- und Logsysteme
bis zu 150 m Tiefe

Auflösung: 0,1°C / Temperaturmessung pro Meter für eine
exakte Beobachtung der
geothermischen Verhältnisse
3 Geo-En Messketten
1 Geo-En Integralsonde
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Bibliothek in Ansung, S. Korea: Engineering der geothermischen
Heizung und Kühlung, 2 Festgesteinssonden 500 m, Geo-En System
Geo-En Technologie
33
4. Geo-En Projektablauf
Kundenanfrageformular
1. Konzept-Angebot (basierend auf Kundeninfo und Geodatenbank)
inkl. wirtschaftliche und ökologische Betrachtung
2. Detailliertes Angebot (ggf. kostenpflichtig)
detailliertes Angebot, basierend auf geologische Auskunft und
ggf. auf Probebohrung sowie auf Gebäudelastprofil
3. Engineering und Projektplanung
geologische Langzeitsimulation, Beantragung und Begleitung der
behördlichen Genehmigung, Engineering der Geothermiequellen, der
Anlagenhydraulik und Anlagensteuerung
3. Projekt Realisierung
inkl. Inbetriebnahme
5. Wartung und Service
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Geo-En Technologie
34
4. Auf einen Blick: Geo-En Systemvorteile
 Moderne Energiequelle: Keine Emissionen vor Ort / Unabhängigkeit von Gas und Öl.
 Komfortabel und preiswert: Zusätzliche Gebäudekühlung nahezu zum Nulltarif.
 Umweltschonend:
Erhebliche Reduzierung von CO2 Emissionen durch Reduzierung des Primärenergieverbrauchs.
75% der Energie kommt aus der Erde, 25% aus Strom.
 Wirtschaftlich:
Überragende Effizienz von Geo-En Systemen: Entwicklung von auf einander abgestimmten Gesamtsystemen mit
Jahresarbeitszahlen, JAZ, von 4 (Heizen) bis 6 (Heizen und Kühlen) für niedrige Betriebskosten.
 Flexibel:
Unterschiedliche Technologien für unterschiedliche Geologien / Verfügbar für neue und alte Gebäude /
Kombinierbar mit anderen (regenerativen) Energiequellen wie z. B. Solarthermie oder auch Gas.
 Geringer Platzbedarf: Nur eine oder wenige Bohrungen notwendig / Installation in einem Standardkeller.
© 2009, Geo-En GmbH, Berlin, Rev935
Geo-En Technologie
35
© Geo-En GmbH, Berlin, 2007 - 2008
 Anlagenlebensdauer > 30 Jahre: Einfache Technik, mechanische Teile (auch unterirdisch) austauschbar.
Einleitung
Technologie
Projektbeispiel
Geo-En
Geo-En: innovative Heizung und Kühlung
Geo-En, Ihr Partner.
Von der Planung bis zum Komplettsystem.
Geo-En beschäftigt Geologen, System Ingenieure,
Projektmanager, Planer, Wirtschaftler und EDV
Spezialisten.
Geo-En arbeitet mit Architekten, Heizungs- und
Klimaspezialisten, Energieberatern, Brunnenbauern und
Wärmepumpenherstellern zusammen. Wir sind in Berlin
ansässig und betreuen Projekte in Deutschland, Europa
und Übersee.
Geo-En ’s Erfahrung basiert auf einer „Knowledge Base“
von über 400 Installationen.
Geo-En Energy Technologies GmbH
Hauptstrasse 65, 12159 Berlin
T: 030.859.946.946 www.Geo-En.de
© 2009, Geo-En GmbH, Berlin, Rev935
Focus 7/2009: „…eine neue Technologie
macht geothermische Energie auch in
dicht bebauten Städten nutzbar…“
FAZ Sep/2009: „..sogar die Klimatisierung,
sonst oft ein energetischer Sündenfall, wird mit
sauberer Energie
aus derTechnologie
Tiefe betrieben…“36
Geo-En
© Geo-En GmbH, Berlin, 2007 - 2008
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