Wirtschaftlichkeit bei 8 °C

Report
Franz Maierhofer,
Beruf: Dipl.-Ing. (FH)
Elektrotechnik
Rudolf Zieglgänsberger,
Beruf: Bautechniker,
Energieberater
Wolfgang Moises
Beruf: Dipl. - Ing. (TU)
Maschinenwesen, A1 Konstruktion und Entwicklung
Nachhaltigkeit
hat Priorität
15 Jahre Team für Technik
1
Chiemsee
mit großem
Wasser-EinzugsGebiet
Projektbeispiel
in Ostbayern –
Haiming
Energieveredelung
Energieveredelung
BHKW-Modul
Wärmepumpe
Spitzenlastkessel
Erdgas oder
Bio-Erdgas
Prozesswärme
Abwärme
EnergieVeredelung
Energie-EinrohrÜbertragung
Energie-Verbraucher
AbleitEinheiten
Prozesswärme
Fluid- Rückltg.
2
Gas und Strom
2
Gewinnung und Veredelung von Wärme
win-city-net
win-regio-net
Anwendung
Auf dem Land, bis
20 km Entfernung
Siedlungen und
am Stadtrand
Energieveredelung
win-geo-net
Verteilung von
Geothermie
Abwärme aus
Biogasanlagen
win-energy-net
win-pipe-net
Sonstiges
3
Die 3 Komponenten des 3+Win.net Systems
3+Win-Veredelungsstation oder
3+Win-Energieverteilstation
3+Win- Ein-Rohr-Verbindung
DN 20 - DN 140, Rollenware
Überwiegend eingepflügt oder mit
Erdrakete verlegt
Energieveredelung
3+Win- Hausstationen
Sondergrößen mit 50 – 300 kW
3+Win- Hausstationen
Standard mit 10, 20 oder 40 kW
4
Innovation 1
Abwärmenutzung
und Veredelung
Herausragende Neuentwicklung
Wirtschaftliche Fernwärme
- 15 Jahre Team für Technik–
20.06.2013
5
Flusswasser 5 – 20 °C
Grundwasser 10 – 20 °C
Abwärme aus Industrie
und Kraftwerken
15 – 60 °C
Abwärme aus Industrie
und Heiz-Kraftwerken,
Heizungen >90 °C
Verteilung von
Geothermie >90 °C
Abwärme aus
Biogasanlagen >90°C
Energieveredelung
Energieveredelung: Reinigung und
Temperaturanhebung mit BHKW und
Wärmepumpe, Spitzenlastkessel
Energieverteilung
Energieverteilung: Reinigung
und Wärmetausch
6
Betriebsweisen der 3+Win Veredelungsstation
Ausgeglichener Vollbetrieb:
Nur Gaszuführung, kein Strombedarf
Ausgeglichener Teilastbetrieb:
Nur Gaszuführung, kein Strombedarf
Nur Teilbetrieb der Komponenten
Energieveredelung
Netzrückspeisebetrieb:
Nur Gaszuführung, Stromeinspeisung in das
Stromnetz, ca. 25 % der Netzwärmeleistung (bei
4.000 kW z.B. 1.000 kW)
Keine Abwärmenutzung
Netzabnahmebetrieb:
Keine Gaszuführung, Stromentnahme aus dem
Stromnetz, ca. 25 % der Netzwärmeleistung (bei
4.000 kW z.B. 1.000 kW)
Erhöhte Abwärmenutzung
7
Abwärme
15 – 25 °C
Energieveredelung
Stromausgeglichener Voll-Betrieb
Stromerzeugung
Filter
Spitzenlastkessel
Filter
Wärmepumpe 1
Wärmepumpe 2
BHKW-Modul
50 – 100 %
Erdgas- oder Biogas
33 %
3+WinEinrohrfernwärme
68-88 °C
33 %
Kalt-Wärmetauscher 1, 2
delta T 10 K
33 %
Ableitung, 66 %
5 – 15 °C
Warm-Wärmetauscher 1, 2
delta T 50-70 K
8
Abwärme
15 – 25 °C
Energieveredelung
Teillastbetrieb
Stromerzeugung
Spitzenlastkessel
BHKW-Modul 50 %
Filter
Filter
AUS
AUS
AUS
Wärmepumpe 1
Wärmepumpe 2
Erdgasoder Biogas
33 %
3+WinEinrohrfernwärme
68-88 °C
AUS
Kalt-Wärmetauscher 1, 2
delta T 10 K
AUS
33 %
Ableitung, 66 %
5 – 15 °C
Warm-Wärmetauscher 1, 2
delta T 50-70 K
9
Abwärme
15 – 25 °C
Energieveredelung
Netzrückspeise-Betrieb
Stromnetz
Stromerzeugung
Filter
Spitzenlastkessel
Filter
AUS
AUS
Wärmepumpe 1
Wärmepumpe 2
BHKW-Modul
50 – 100 %
Erdgas- oder Biogas
AUS
3+WinEinrohrfernwärme
68-88 °C
AUS
Kalt-Wärmetauscher 1, 2
delta T 10 K
33 %
Warm-Wärmetauscher 1, 2
delta T 50-70 K
10
Abwärme
15 – 25 °C
Energieveredelung
Netzabnahme-Betrieb
Stromnetz
Filter
Spitzenlastkessel
Stromerzeugung
Filter
AUS
AUS
Wärmepumpe 1
Wärmepumpe 2
BHKW-Modul
0%
Reihenschaltung
der Wärmepumpen
33 %
3+WinEinrohrfernwärme
68-88 °C
33 %
Kalt-Wärmetauscher 1, 2
delta T 10 K
33 %
Ableitung, 66 %
5 – 15 °C
Warm-Wärmetauscher 1, 2
delta T 50-70 K
11
Innovation 2
Günstige Verteilung
Kunststoffrohr
Flexibel
Schnell verlegbar
Herausragende Neuentwicklung
Wirtschaftliche Fernwärme
- 15 Jahre Team für Technik–
20.06.2013
12
Vergleich 3+WIN und 2-Rohr-System
Am Beispiel von 400 Gebäuden, 4.000 kW, Netzlänge 15 km
Nutzwärme 7.600 MWh
2-Rohr-System 100 – 75/60 °C
3+Win.net 85-75/10 °C, Sommer 35/10 °C
120
Temperaturen in
Abhängigkeit der
Außentemperatur
100
80
Vorlauf 3+Win.net
Ableitung 3+Win.net
60
Vorlauf 2-Rohr-System
Rücklauf 2-Rohr-System
40
20
0
-16°C
-10°C
-5°C
0°C
5°C
10°C
15°C
20 °C
30°C
13
Kabelpflug
• Werksbild Fa. Föckersberger
14
Kabelpflug
Werksfilm Fa. Föckersberger
15
Innovation 3
Hausstation
Effizient
Schnell zu installieren
Für alle Gebäude geeignet
Herausragende Neuentwicklung
Wirtschaftliche Fernwärme
- 15 Jahre Team für Technik–
20.06.2013
16
Die 3+Win-Hausstation
Haus mit 10 kW - Breite/Tiefe je ca. 70cm, Höhe 1,80 m
Heizkreisvor- ,-rücklauf (evt. 2.)
Trinkwasser kalt und warm
2 Pufferspeicher
mit je 300 Liter
(Durchmesser 80 cm,
Höhe 1,80 m)
Hausstation
Regelung
Kleinwärmepumpe
Trennwärmetauscher
Fernwärme
Frischwasser-Station
Heizkreispumpe(n)
Zirkulation
Ausdehnungsgefäß
Fernwärme
-Zuleitung/Ableitung
Interne Flexanschlüsse
Station zu den Verteilern
Ca. 8 Schläuche
Option Solaranlage
Option Zirkulation
17
Hybridstation – Musterbeispiel 10 kW – 2 Pufferspeicher – 1 Heizkreis
Heizkreis 70/45 °
zusätzliche
Heizkreise optional
Frischwasserstation
30 Liter/Minute
50 - 75 °C
Fernwärme
bis 75 °C
45 - 70 °C
45 °C
Wärmetauscher Fernwärme
Vorlauf primär 85°C – Winter
Vorlauf primär 68-75°C - Sommer
Vorlauf sekundär 80 °C Winter
Vorlauf sekundär 65 - 72 °C
Sommer
Trinkwarmwasser
Zirkulation optional
Trinkkaltwasser
Elektronische
gesteuerte
HocheffizienzUmwälzpumpe
Rücklauf primär 10 °C
Rücklauf sekundär 8 °C
45 °C
80 °C
55 °C
Pufferspeicher
300 Liter heiß
Verdampfer
25 °C
Kondensator
Wärmetauscher
25 °C
Pufferspeicher
300 Liter - kalt
8 °C
Wärmepumpe
45 °C
Zählung
Wassermenge
Motorventil
Ableitung 10
°C
8 °C
Wärmepumpe:
Elektrische
Aufnahme-Leistung 500 W
Wärmeabgabe 3000 W
Hybridstation – Musterbeispiel 10 kW – 2 Pufferspeicher – 1 Heizkreis
Heizkreis 70/45 °C
zusätzliche
Heizkreise optional
Frischwasserstation
30 Liter/Minute
50 - 75 °C
Fernwärme
bis 75 °C
45 - 70 °C
45 °C
Wärmetauscher Fernwärme
Vorlauf primär 85°C – Winter
Vorlauf primär 68-75°C - Sommer
Vorlauf sekundär 80 °C Winter
Vorlauf sekundär 65 - 72 °C
Sommer
Elektronische
gesteuerte
HocheffizienzUmwälzpumpe
Rücklauf primär 10 °C
Rücklauf sekundär 8 °C
45 °C
80 °C
55 °C
Pufferspeicher
300 Liter heiß
Verdampfer
25 °C
Kondensator
Wärmetauscher
Trinkwarmwasser
Zirkulation optional
Trinkkaltwasser
25 °C
Pufferspeicher
300 Liter - kalt
8 °C
Wärmepumpe
45 °C
Zählung
8 °C
Wärmepumpe:
Elektrische
Aufnahme-Leistung 500 W
Wärmeabgabe 3000 W
Wassermenge
Motorventil
19
Ableitung 10 °C
3+Win Hausstationen
Hausstation 10 kW, 600 Liter Pufferinhalt
Frischwasserstation 30 Liter je Minute
Wärmepumpe mit 800 W Stromaufnahme
1- 3 Heizkreise, Solaranschluss optional
Hausstation 20 kW, 1.000 Liter Pufferinhalt
Frischwasserstation 50 Liter je Minute
Wärmepumpe mit 1500 W Stromaufnahme
1- 3 Heizkreise, Solaranschluss optional
Hausstation 40 kW, 2.000 Liter Pufferinhalt
Frischwasserstation 2* 50 Liter je Minute
Wärmepumpe mit 3.000 W Stromaufnahme
1- 3 Heizkreise, Solaranschluss optional
Hausstation 50 – 300 kW,
Ausstattung auf Anfrage
20
Die Vorteile des Systems:
- Außergewöhnlich günstiger Wärmetransport
- Primärenergieausnutzung bei hervorragenden 150 % - 250 %
- Wirtschaftlichkeit bei 8 °C - 30 °C Abwärmetemperatur
- Ohne Veredelung kann Energie aus
Wärmequellen mit 70 °C - 95 °C
direkt verteilt werden
- Das System kann auch speichernd wirken
Großer Nutzen für die Energiewende
- Basisenergie ist Erdgas, Flüssiggas oder Biogas
21
3+WIN ist das bislang ökonomischste System zur
Wärmegewinnung und Wärmeverteilung.
Das neuartige System dient zur Nutzung von
Abwärme aus beliebigen Quellen.
Besonders geeignet für das System 3+WIN:
- Dünn besiedelte Wohngebiete
(in denen bisherige Systeme nicht wirtschaftlich sind)
- Klassischer Einsatz im städtischen Außenbereich
(da gewinnbringender als bisherige Fernwärmesysteme)
- Jegliche Gebäude, auch Altbau mit höchsten
Versorgungstemperaturen von max. 75 °C
22
Vergleich 3+WIN und 2-Rohr-System- Haiming
Am Beispiel von 400 Gebäuden, 4.000 kW, Netzlänge 15 km
Nutzwärme 7.600 MWh
2-Rohr-System 100 – 75/60 °C
3+Win.net 85-75/10 °C, Sommer 35/10 °C
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
95
44
15
3+Win.net
32
30
20
10
12
16
2-Rohr-System
4
23
Vergleich 3+WIN und 2-Rohr-System-Haiming
Am Beispiel von 400 Gebäuden, 4.000 kW, Netzlänge 15 km
Nutzwärme 7.600 MWh
2-Rohr-System 100 – 75/60 °C
3+Win.net 85-75/10 °C, Sommer 35/10 °C
Wärmebilanz in MWh/a
3641
8300
2-Rohrsystem
Nutzwärme
495
Wärmeverluste
1223 420
Hilfsstrom Wp.
Netzpumpen
7000
3+Win.net
32
0
5000
10000
15000
24
Vergleich 3+WIN und 2-Rohr-System-Haiming
Am Beispiel von 400 Gebäuden, 4.000 kW, Netzlänge 15 km
Nutzwärme 7.600 MWh
2-Rohr-System 100 – 75/60 °C
3+Win.net 85-75/10 °C, Sommer 35/10 °C
0
Leistungsbilanz in kW
In Summe 4.000 kW
3600
2-Rohrsystem
Übertragungsleitung
300
800
Wärmepumpen
Ausgleich und Pufferung
2900
3+Win.net
0
1000
2000
3000
4000
25
Innovationsausblick:
- Bis heute 20.6.:
* Theoretische Entwicklung, Vorprüfung bei Herstellern
* Vorträge vor Gemeinderäten, Stadträten, kommunalen
Energietreffen , bayr. Regierungsvertretern
* Vorprüfung Patent
* Einreichung Patent (02/2013), nun in Prüfung
* Anmeldung beim deutschen Erfinderpreis für
Klima und Umwelt (IKU)
* Diverse Anfragen an uns.
- Entwicklung bis Ende 2013:
* Weitere Projektanfragen aus Bayern
* Zusätzliche Beratung für das neue System
* Erste Projektentwicklungen
* Vorträge vor weiteren Gremien
* Bau und Test der 3+Win-Hausstation bei 2 Herstellen
* Firmengründung 3+WIN
* Forschungsprojekt(e) an der FH Freising und/oder München
* Einbindung von Studenten im Rahmen von
Semester oder Diplomarbeiten
* Vorlesung im Rahmen der Europäischen Energiewirtschaft
speziell zum Thema Einrohrfernwärme an der FH Kufstein
* Bewerbung für den European Award for Environment
26
innovative & intelligente
Projekt-Konzeption
• Einrohrfernwärmeprojekte
Ökologie
Niedrige
Kosten
EnergieEffizienz
Nachhaltigkeit
27

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