„nachhaltige technologien 03 | 2020"

heimgenossenschaft Zürich (FGZ) validiert werden. Die Daten wurden vom Schweizer Projektpartner anex Ingenieure AG zur Verfügung gestellt. Die FGZ ist eine Wohnkooperative im Südwesten Zürichs mit 2300 Wohnobjekten, in denen rund 5700 Menschen leben. 2011 wurde damit begonnen, Teile des Areals über ein Anergienetz zu verbinden. Das Netz wurde in den folgenden Jahren ausgebaut und um zusätz- liche Einspeiser, Verbraucher sowie thermische Langzeitspeicher erweitert. Zwei Rechen- zentren versorgen das Anergienetz durch Nieder- temperatur-Abwärme. Als Speicher dienen mehrere Erdsondenfelder. Die gute Datenlage und detaillierte Messwertaufzeichnung bildete eine solide Basis zur Validierung der entwickelten Simulationsmodelle. Entwicklung und Anwendung technischer System- lösungen für potenzielle Demonstrationsprojekte Ein wichtiges Element des Projekts war die Bewer- tung von potenziellen Demonstrationsprojekten für die Wärme- und Kälteversorgung mittels Kalter Fern- wärme und Anergienetz, die durch Projektpartner und interessierte Stakeholder eingebracht wurden. Somit konnten mit unterschiedlichen Ausgangssituationen und realen Rahmenbedingungen technische System- lösungen für kalte Fernwärmesysteme erarbeitet und konkrete Empfehlungen für eine baldige Umsetzung geliefert werden. Beispiel Krankenhaus Ein Krankenhausareal soll sukzessive umgebaut, er- neuert und größtenteils über ein neu zu errichtendes Anergienetz mit Wärme und Kälte versorgt werden. Da Krankenhäuser durch ihre technische Ausrüstung über große Kühlbedarfe verfügen, können die Ge- bäude auch als Wärmelieferanten genutzt werden. Die vor allem im Sommer produzierten Wärmeüber- schüsse können über einen Langzeitwärmespeicher in Form eines (ebenfalls sukzessive erweiterbaren) Erdsondenfeldes in die Heizsaison überführt werden. In Kombination mit Heiz- und Kühllastprofilen wurde in einer Langzeitsimulation über 20 Jahre unter- sucht, wie sich die Speichertemperaturen verhalten und ob die projektierten Erdspeicher groß genug dimensioniert sind, um das Areal energietechnisch zu versorgen. Ein beispielhaft untersuchtes Szenario zeigt, dass trotz steigender Anzahl an Abnehmern und Erd- sondenfeldern die Bohrlochtemperatur über den betrachteten Zeitraum hinweg steigt und Wärme- überschüsse vorhanden sind (siehe Abbildung). Somit steht sogar noch Potenzial für weitere Abnehmer zur Verfügung. Im Falle dieses Projekts kann eine erneuer- bare Wärme- und Kälteversorgung ohne externe Wärmequellen realisiert werden. Beispiel Neubau Stadtquartier Gemeinsam mit Gemeinde, Bauträger und Energie- versorger wurde ein weiteres Umsetzungsprojekt in einer frühen Projektierungsphase untersucht und verschiedene Systemkonzepte entwickelt, simuliert und wirtschaftlich bewertet. Dabei ging es um den Neubau eines Stadtquartiers für rund 900 Einwohne- rInnen am Stadtrand mit Mehrfamilien-, Doppel- und Einfamilienhäusern, Kindergarten und geringem Anteil an Gewerbebetrieben (vgl. nachfolgende Abbildung). Ziel war es, ein Anergienetzkonzept mit einer klassischen Biomasse-Nahwärmelösung zu vergleichen. Der wesentliche limitierende Faktor in diesem Vorhaben war, dass keine geeignete Abwärmequelle in vertretbarer Entfernung zum Versorgungsgebiet lag. Das Anergienetz wurde mit dezentralen Wärmepumpen, Erdsondenspeichern und PVT-Kollektoren zur Regeneration konzipiert, dimensioniert und simuliert. Ein geringer Anteil an Gebäudekühlung und eine begrenzte Wärmerückge- winnung aus Abwasser wurden ebenso berücksich- tigt. Für das Biomasse-Konzept wurden Stahlrohre mit Mantelisolierung, beim Anergienetz hingegen nur unisolierte Kunststoffrohre verwendet. Dies trug Oben: Mittlere Bohrlochtemperaturen der Erdsondenfelder (ESF), im Monatsmittel gleichbedeutend mit mittlerer Anergienetztem- peratur (geplante Erweiterungen ESF 2-3); Unten: Gesamter Wärme- und Kältebedarf des Krankenhausareals (Monatssummen); Erweiterung der Erdsondenfelder bedeutet Anschluss weiterer Verbraucher / Einspeiser an das Netz Quelle: AEE INTEC 23 21 19 17 15 13 11 9 7 5 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 -500 -1000 -1500 Bohrlochtemperatur [°C] Wärme- und Kältebedarf [MWh] 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 Mittlere Bohrlochtemperatur der Erdsondenfelder Wärme- und Kältebedarf im Areal Wärmebedarf Kältebedarf (Abwärme) 29 28 STÄDTE & NETZE