Vortrag Sigbert Effenberger - EGS-plan Steinbeis-Transferzentrum
Vortrag Sigbert Effenberger - EGS-plan Steinbeis-Transferzentrum
Vortrag Sigbert Effenberger - EGS-plan Steinbeis-Transferzentrum
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Dipl. Ing. (FH) <strong>Sigbert</strong> <strong>Effenberger</strong><br />
Technischer Werkleiter<br />
<strong>Steinbeis</strong>-<strong>Transferzentrum</strong><br />
Energie-, Gebäude- und Solartechnik<br />
Symposium<br />
Große Gro Wärmepumpen<br />
rmepumpen<br />
Donnerstag, Donnerstag,<br />
04. Februar 2010<br />
Haus der Wirtschaft, Wirtschaft,<br />
Stuttgart<br />
Solare Nahwärme optimiert mit Wärmepumpe<br />
Stadtwerke Neckarsulm<br />
Folie 1
Dipl. Ing. (FH) <strong>Sigbert</strong> <strong>Effenberger</strong><br />
Technischer Werkleiter<br />
• Große Kreisstadt ca. 8 Km nördlich von Heilbronn<br />
• ca. 26 000 Einwohner<br />
• hat die älteste Weingärtnergenossenschaft (behaupten welche und<br />
streiten sich mit einer Schweizer Gemeinde)<br />
• Deutsches Zweiradmuseum u. NSU-Museum<br />
• Freizeitbad Aquatoll<br />
• Stadt zwischen Technik und Weinbau<br />
• Solarstadt Neckarsulm<br />
• HHP 2009 182 Mio.€<br />
• Gewerbesteuereinnahmen 2009 63 Mio.€<br />
• gleich viele Arbeitsplätze wie Einwohner<br />
Stadtwerke Neckarsulm<br />
Folie 2
Dipl. Ing. (FH) <strong>Sigbert</strong> <strong>Effenberger</strong><br />
Technischer Werkleiter<br />
Neckarsulmer „Weltfirmen“<br />
Stadtwerke Neckarsulm<br />
Folie 3
Dipl. Ing. (FH) <strong>Sigbert</strong> <strong>Effenberger</strong><br />
Technischer Werkleiter<br />
Stadtwerke Neckarsulm<br />
• Eigenbetrieb der Stadt Neckarsulm<br />
• Gasversorgung 250 Mio. kWh/a<br />
• Wasserversorgung 2.2 Mio. m³<br />
• Wärmeversorgung<br />
7 Nahwärmeinseln<br />
10 BHKW‘ s<br />
Deutscher Solarpreis 1998<br />
• 2 Tiefgaragen<br />
Stadtwerke Neckarsulm<br />
Folie 4
Dipl. Ing. (FH) <strong>Sigbert</strong> <strong>Effenberger</strong><br />
Technischer Werkleiter<br />
Heizzentrale Grenchenstrasse<br />
Stadtwerke Neckarsulm<br />
Folie 5
Dipl. Ing. (FH) <strong>Sigbert</strong> <strong>Effenberger</strong><br />
Technischer Werkleiter<br />
Projektbeschreibung<br />
Nahwärmeinsel“Grenchenstrasse”Amorbach”<br />
• Nahwärmeversorgung für ca 900 Wohneinheiten<br />
• Niedertemperatur-Solarkollektor-System mit einer Kollektor-<br />
Gesamtfläche von von derzeit 7 500m² und einem<br />
saisonalen Erdsonden-Wärmespeicher (63 000 m³)<br />
Seit 1997 in Betrieb ( phasenweise Inbetriebnahme)<br />
Ziel: Deckung von 50 % des Gesamtwärmebedarfs über<br />
Solarenergie<br />
Projektziele:<br />
- Installation verschiedener Solar-Kollektor-Systeme-und<br />
fabrikate<br />
- Präsentation von Einbaumöglichkeiten und Optimierung der<br />
Betriebsergebnisse<br />
- Installation einer Wärmepumpe zur Verbesserung der<br />
Effizienz<br />
Stadtwerke Neckarsulm<br />
Folie 6
Dipl. Ing. (FH) <strong>Sigbert</strong> <strong>Effenberger</strong><br />
Technischer Werkleiter<br />
Stadtwerke Neckarsulm<br />
Folie 7
Solarroof LBG-Häuser<br />
Dipl. Ing. (FH) <strong>Sigbert</strong> <strong>Effenberger</strong><br />
Technischer Werkleiter<br />
Sporthalle 1 100 m²<br />
Altenwohnanlage<br />
Solardächer<br />
Kollektorfelder a. d. L 1105<br />
Amorbach 2<br />
Siedlungswerk<br />
Stadtwerke Neckarsulm<br />
Folie 8
Dipl. Ing. (FH) <strong>Sigbert</strong> <strong>Effenberger</strong><br />
Technischer Werkleiter<br />
Bau Erdsondenspeicher<br />
Stadtwerke Neckarsulm<br />
Folie 9
Isolierung oben 20 cm Styrodur Verbindung zur Heizzentrale<br />
Dipl. Ing. (FH) <strong>Sigbert</strong> <strong>Effenberger</strong><br />
Technischer Werkleiter<br />
Stadtwerke Neckarsulm<br />
Folie 10
Dipl. Ing. (FH) <strong>Sigbert</strong> <strong>Effenberger</strong><br />
Technischer Werkleiter<br />
Stadtwerke Neckarsulm<br />
Folie 11
Modell Erdsonde Übersicht Neubaugebiet Amorbach 2<br />
Dipl. Ing. (FH) <strong>Sigbert</strong> <strong>Effenberger</strong><br />
Technischer Werkleiter<br />
Stadtwerke Neckarsulm<br />
Folie 12
Revisionsschächte Übersicht ü. d. Speicher<br />
Dipl. Ing. (FH) <strong>Sigbert</strong> <strong>Effenberger</strong><br />
Technischer Werkleiter<br />
Stadtwerke Neckarsulm<br />
Folie 13
Dipl. Ing. (FH) <strong>Sigbert</strong> <strong>Effenberger</strong><br />
Technischer Werkleiter<br />
Stadtwerke Neckarsulm<br />
Folie 14
Revisionsschacht fertig Temperaturentwicklung<br />
Dipl. Ing. (FH) <strong>Sigbert</strong> <strong>Effenberger</strong><br />
Technischer Werkleiter<br />
Stadtwerke Neckarsulm<br />
Folie 15
Dipl. Ing. (FH) <strong>Sigbert</strong> <strong>Effenberger</strong><br />
Technischer Werkleiter<br />
Stadtwerke Neckarsulm<br />
Folie 16
Dipl. Ing. (FH) <strong>Sigbert</strong> <strong>Effenberger</strong><br />
Technischer Werkleiter<br />
Stadtwerke Neckarsulm<br />
Folie 17
•<br />
F:\Amorbach\Schema<br />
\Ein Jahr<br />
Grenchen.pdf<br />
Dipl. Ing. (FH) <strong>Sigbert</strong> <strong>Effenberger</strong><br />
Technischer Werkleiter<br />
Funktionschema<br />
Stadtwerke Neckarsulm<br />
Folie 18
Dipl. Ing. (FH) <strong>Sigbert</strong> <strong>Effenberger</strong><br />
Technischer Werkleiter<br />
Ein Jahr im solaren Wärmespeicherprojekt<br />
Stadtwerke Neckarsulm<br />
Folie 19
Dipl. Ing. (FH) <strong>Sigbert</strong> <strong>Effenberger</strong><br />
Technischer Werkleiter<br />
Ein Jahr im Solaren Wärmespeicherprojekt<br />
Stadtwerke Neckarsulm<br />
Folie 20
Dipl. Ing. (FH) <strong>Sigbert</strong> <strong>Effenberger</strong><br />
Technischer Werkleiter<br />
Ein Jahr im Solaren Wärmespeicherprojekt<br />
Stadtwerke Neckarsulm<br />
Folie 21
Dipl. Ing. (FH) <strong>Sigbert</strong> <strong>Effenberger</strong><br />
Technischer Werkleiter<br />
Ein Jahr im Solaren Wärmespeicherprojekt<br />
Stadtwerke Neckarsulm<br />
Folie 22
Dipl. Ing. (FH) <strong>Sigbert</strong> <strong>Effenberger</strong><br />
Technischer Werkleiter<br />
Stadtwerke Neckarsulm<br />
Folie 23
Dipl. Ing. (FH) <strong>Sigbert</strong> <strong>Effenberger</strong><br />
Technischer Werkleiter<br />
Übersichts<strong>plan</strong> Nahwärmeinseln Amorbach<br />
Stadtwerke Neckarsulm<br />
Folie 24
Dipl. Ing. (FH) <strong>Sigbert</strong> <strong>Effenberger</strong><br />
Technischer Werkleiter<br />
Stadtwerke Neckarsulm<br />
Folie 25
Dipl. Ing. (FH) <strong>Sigbert</strong> <strong>Effenberger</strong><br />
Technischer Werkleiter<br />
Maßnahme<br />
Einbau einer Wärmepumpe<br />
Zur Steigerung der Effektivität des<br />
Erdsondenspeichers und der Solarkollektoren<br />
• Arbeitsleistung: 500 kWth<br />
• Inbetriebnahme: seit Oktober 2008<br />
• Kosten: 225 T€ (incl. Planung, Bau<br />
und Inbetriebnahme,<br />
davon 165.T€ für eine<br />
Wärmepumpe)<br />
• Amortisationzeit: ca. 6,5 Jahre<br />
• Berechnete Einsparungen:<br />
20% CO 2 –Reduzierung (160 ton/Jahr)<br />
Stadtwerke Neckarsulm<br />
Folie 26
Dipl. Ing. (FH) <strong>Sigbert</strong> <strong>Effenberger</strong><br />
Technischer Werkleiter<br />
Maßnahme Ziel<br />
Situation: hohe Rücklauftemperaturen<br />
Solarerträge sind begrenzt<br />
“Wärmerückführung“ aus dem Erdsondenwärmespeicher ist schwierig<br />
Lösung: Integration einer Wärmepumpe<br />
Rücklauftemperatur werden weiter gekühlt<br />
Solar-Erträge steigen<br />
Untergrundwärmespeicher kann effektiver eingesetzt werden<br />
der Strom für die Wärmepumpe wird in einem “stadtwerkeeigenen” Heizwerk<br />
über BHKWs produziert<br />
das Heizwerk ist aufgrund der längeren Laufzeiten effektiver<br />
Stadtwerke Neckarsulm<br />
Folie 27
Pufferspeicher<br />
1<br />
Pufferspeicher<br />
2<br />
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Technischer Werkleiter<br />
Maßnahme Hydrauliksystem<br />
Erdsondenspeicher<br />
Wärmepumpe<br />
500 kWth<br />
„Aufheizung des oberen Pufferspeichers<br />
Gaskessel<br />
Präsentation<br />
Stadtwerke Neckarsulm<br />
Wärmeübergabestationen<br />
„Kühlung“ des unteren Pufferspeichers und<br />
dadurch tiefere „Kühlung“ des<br />
Solarübergabe-<br />
Erdsondenwärmespeichersstationen<br />
Folie 28
Dipl. Ing. (FH) <strong>Sigbert</strong> <strong>Effenberger</strong><br />
Technischer Werkleiter<br />
Ohne Wärmepumpe<br />
Stadtwerke Neckarsulm<br />
Folie 29
Dipl. Ing. (FH) <strong>Sigbert</strong> <strong>Effenberger</strong><br />
Technischer Werkleiter<br />
Mit Wärmepumpe<br />
Stadtwerke Neckarsulm<br />
Folie 30
v. dem Wärmepumpeneinbau<br />
Dipl. Ing. (FH) <strong>Sigbert</strong> <strong>Effenberger</strong><br />
Technischer Werkleiter<br />
Einbindung am Pufferspeicher<br />
Stadtwerke Neckarsulm<br />
Folie 31
Dipl. Ing. (FH) <strong>Sigbert</strong> <strong>Effenberger</strong><br />
Technischer Werkleiter<br />
Stadtwerke Neckarsulm<br />
Folie 32
Dipl. Ing. (FH) <strong>Sigbert</strong> <strong>Effenberger</strong><br />
Technischer Werkleiter<br />
Stadtwerke Neckarsulm<br />
Folie 33
Wärmepumpe v. vorne v. hinten<br />
Dipl. Ing. (FH) <strong>Sigbert</strong> <strong>Effenberger</strong><br />
Technischer Werkleiter<br />
Stadtwerke Neckarsulm<br />
Folie 34
Cover rate solar thermal [%]<br />
50<br />
45<br />
40<br />
35<br />
30<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
Dipl. Ing. (FH) <strong>Sigbert</strong> <strong>Effenberger</strong><br />
Technischer Werkleiter<br />
29.0<br />
237.9<br />
Before retrofit<br />
Simulationsergebnisse<br />
Deckungsrate Solarkollektoren und spez. Solargewinne<br />
46.7<br />
382.3<br />
After retrofit<br />
500<br />
450<br />
400<br />
350<br />
300<br />
250<br />
200<br />
150<br />
100<br />
50<br />
0<br />
Specific solar gains gains gains gains [kWh/m²a]<br />
Tiefere Rücklauftemperaturen<br />
der Solarertrag steigt um 28%<br />
Stadtwerke Neckarsulm<br />
Folie 35
Storage effieciency factor [%]<br />
100<br />
95<br />
90<br />
85<br />
80<br />
75<br />
70<br />
65<br />
60<br />
55<br />
50<br />
45<br />
40<br />
35<br />
30<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
Dipl. Ing. (FH) <strong>Sigbert</strong> <strong>Effenberger</strong><br />
Technischer Werkleiter<br />
54.5<br />
Before retrofit<br />
Simulationsergebnisse<br />
83.1<br />
After retrofit<br />
Speicher- Wirkungsfaktor (Q out / Q in )<br />
Weniger Wärmeverluste im<br />
Erdsondenwärmespeicher<br />
Rückgang von 50% (von 548 auf 228<br />
MWh/a)<br />
Höherer Speicherwirkungsgrad<br />
(Q out/Q in)<br />
Anstieg von 55% to 83%<br />
Stadtwerke Neckarsulm<br />
Folie 36
CO2-emissions [t/a]<br />
900<br />
800<br />
700<br />
600<br />
500<br />
400<br />
300<br />
200<br />
100<br />
0<br />
Dipl. Ing. (FH) <strong>Sigbert</strong> <strong>Effenberger</strong><br />
Technischer Werkleiter<br />
838<br />
Before retrofit<br />
Simulationsergebnisse<br />
CO 2 - Emission<br />
676<br />
After retrofit<br />
-19,5% Höherer Solargewinn<br />
Effizientere Speicherung<br />
Reduzierung der Gaszusatzheizung<br />
(etw. 1,5 GWh/a)<br />
Reduction CO 2 -Emission 20%<br />
Stadtwerke Neckarsulm<br />
Folie 37
Tiefere Rücklauftemperaturen<br />
Dipl. Ing. (FH) <strong>Sigbert</strong> <strong>Effenberger</strong><br />
Technischer Werkleiter<br />
Ergebnisse (erwartet)<br />
der Solargewinn steigt um 28% auf 452 kWh/m²<br />
Weniger Wärmeverluste im Erdsondenspeicher:<br />
Rückgang von 50% (von 548 to 228 MWh/a)<br />
Höherer Speicherwirkungsgrad (Q out/Q in)<br />
Anstieg von 55% auf 83%<br />
Reduzierung der Gaszusatzheizung von 1 499 MWh/a<br />
Längere Laufzeiten aufgrund höhere Effizienz<br />
Anstieg um 822 MWH/a Hu<br />
Niederer Gesamtpreis für die Wärme<br />
Rückgang von 41,3 auf 37,4 €/MWh (unterstützt von the Commission)<br />
Stadtwerke Neckarsulm<br />
Folie 38
Wärme aus<br />
Wärme ein<br />
Wärmemengen [MWh]<br />
300<br />
200<br />
100<br />
-100<br />
-200<br />
-300<br />
-400<br />
Dipl. Ing. (FH) <strong>Sigbert</strong> <strong>Effenberger</strong><br />
Technischer Werkleiter<br />
0<br />
Ergebnisse – Wärmepumpe<br />
Vergleich Simulation/realer Betrieb<br />
Jan Feb Mär Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Jan Feb Mär Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez<br />
Messwert<br />
Simulationswert<br />
Messwert<br />
2008 2009<br />
Wärmepumpe<br />
eingebaut im<br />
Oktober 2008<br />
Simulationswert<br />
Erd.Sp. ein (mess)<br />
Erd.Sp. aus (mess)<br />
Erd.Sp. ein (sim)<br />
Erd.Sp. aus (sim)<br />
COP (mess)<br />
COP (sim)<br />
Stadtwerke Neckarsulm<br />
7<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
0<br />
COP [-]<br />
Folie 39
System läuft noch nicht <strong>plan</strong>mäßig<br />
Dipl. Ing. (FH) <strong>Sigbert</strong> <strong>Effenberger</strong><br />
Technischer Werkleiter<br />
Schlusserkenntnisse<br />
Rücklauftemperatur ist nicht so niedrig wie erwartet, weil nicht immer<br />
kaltes Wasser vom Pufferspeicher zum Austausch in den<br />
Erdsondenspeicher verwendet werden kann<br />
→ Effizienzsteigerung des Speichers niedriger wie erwartet<br />
→ Anstieg der Solargewinne weniger wie erwartet<br />
Detailanalysen und weitere Optimierung notwendig<br />
Stadtwerke Neckarsulm<br />
Folie 40
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