Foto: Frontansicht der Schule Schwanenstadt

urban pv+geotherm - Innovative Konzepte zur Versorgung großvolumiger städtischer Gebäude/Quartiere mit PV und Geothermie

Im städtischen Bereich ist die Nutzung erneuerbarer Energien oft problematisch. Ziel war die Erarbeitung von Konzepten zur energie- und kostenoptimierten Beheizung (und ggf. Kühlung) mittels Geothermie und Photovoltaik für großvolumige Gebäude im städtischen Bereich. Mit den Projekterkenntnissen wird es in Zukunft leichter sein, im urbanen Bereich die Nutzung erneuerbarer Energieträger ökologisch und ökonomisch sinnvoll zu planen.

Kurzbeschreibung

Status

abgeschlossen

Kurzfassung

Ausgangssituation/Motivation

Die Umsetzung eines Energiekonzepts mit Photovoltaik, Geothermie, Wärmepumpe und Großspeicher ist vor allem im dicht bebauten städtischen Gebiet eine Herausforderung, weil das Platzangebot und damit auch die Ressourcen vielfach begrenzt sind. Auch abseits von Platzproblemen sind Energiekonzepte mit unterschiedlichen Energieträgern unter Einbe-ziehung von Großspeichern und Wärmepumpen für Gebäudeheizung und -kühlung in der Planung und Ausführung mit vielen technischen Herausforderungen verbunden.

Bisherige Forschungsergebnisse zeigen, dass durch fehlerhafte Planung und Ausführung die Arbeitszahlen bzw. Nutzungsgrade der Wärmepumpe von geothermischen Anlagen viel niedriger liegen als theoretisch zu erwarten wäre. Will man zusätzlich Strom zu einem möglichst hohen Prozentsatz aus PV generieren bzw. Überschuss-Strom aus dem Netz nutzen, so ergibt sich ein zusätzlicher Optimierungsparameter, womit die Komplexität nochmals steigt.

Inhalte und Zielsetzungen

Ziel des Projekts ist die Erarbeitung von Konzepten für die energie- und kostenoptimierte Kombination aus Geothermie (mit Wärmepumpe) und Photovoltaik sowie anderen vor Ort verfügbaren erneuerbaren Energieträgern für die Beheizung und (je nach Nutzungszweck) Kühlung eines Stadtentwicklungsgebiets im dicht bebauten städtischen Bereich. Die Optimierung geschieht unter besonderer Berücksichtigung von innovativen Speichertechno-logien und der Gebäudetechnik.

In Wien gibt es derzeit 17 Stadtentwicklungsgebiete. Ein Anschluss an das zentrale Fern-wärmenetz ist nicht überall möglich, und derzeit werden erneuerbare Energien im Gegensatz zu reiner Erdgasversorgung als politisch prioritär angesehen. Von besonderem Interesse - insbesondere aus mittel- bis längerfristiger Perspektive - ist die Entwicklung von Konzepten für die (Wärme- und Kälte-)Versorgung von Stadtteilen mit 100 Prozent erneuerbarer "Vor-Ort-Energie" (ohne Fernwärme- oder Erdgasanschluss in diesen Gebieten). Die Analysen und Optimierungen werden anhand des Stadtentwicklungsgebiets Nordwestbahnhof im 20. Wiener Gemeindebezirk durchgeführt, für das der Bebauungsplan (BGF für Wohnungen und Arbeitsstätten, Bauklassen etc.) im Wesentlichen feststeht, aber noch kein Energiekonzept ausgearbeitet wurde. Auch die Gegebenheiten in Graz, Linz, Salzburg und Innsbruck wurden in reduziertem Umfang mittels eigener Simulationen analysiert.

Methodische Vorgehensweise

Zunächst erfolgte eine Analyse der geothermischen und solaren Nutzungsmöglichkeiten sowie Potenzialuntersuchungen anderer vor Ort verfügbarer erneuerbarer Energieträger. Nach Bildung diesbezüglicher Szenarien wurden Simulationen und Optimierungen mittels PHPP, POLYSUN, Earth Energy Designer und FeFlow sowie MS Excel durchgeführt. Die Ergebnisse der technischen Machbarkeit, der Systemauslegung sowie der ökonomischen und ökologischen Vergleichsrechnungen wurden in einem Beirat diskutiert und am Ende publiziert, um diese Erfahrungen möglichst vielen zur Verfügung zu stellen, die mit der Thematik der Energieversorgung bzw. Energieraumplanung urbaner Gebiete befasst sind.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen

Aufgrund der Recherchen zu Projektbeginn stellte sich das Konzept des Anergienetzes, also eines Niedertemperatur-Verteilnetzes, in das verschiedene Wärmequellen sowie Wärme-senken angeschlossen sind, mit Erdsondenspeichern als besonders vorteilhaft heraus. Es zeigte sich, dass die vor Ort verfügbaren erneuerbaren Energieträger in ausreichendem Maße vorhanden sind, um 100% des Energiebedarfs zu decken. Als Energieträger wurden Solarenergie (thermisch und elektrisch nutzbar), Abwasserenergie, Außenluft und Abwärme aus Kühlanwendungen (die wiederum auch aus dem Anergienetz versorgbar sind) als relevant identifiziert. Die Erdsondenspeicher dienen nicht als Quelle, sondern als Lastausgleich – als Brückenelement zwischen Wärmeangebot und -nachfrage. Die Mehr-kosten gegenüber einer Gasversorgung sind, insbesondere vor dem Hintergrund, dass es sich um ein erstes derartiges Projekt in Österreich handelt, moderat.

Mit dem Projekt wurde – sowohl aufgrund der im Ausland gesammelten Erfahrungen als auch aufgrund eigener Berechnungen – klar dokumentiert, dass die Realisierung solcher Konzepte technisch machbar, ökologisch vorteilhaft und relativ konkurrenzfähig ist.

Ausblick

Die Energieversorgung neuer Stadtteile mit vor Ort verfügbaren erneuerbaren Energie-trägern wird in Zukunft eine wichtige Rolle bei der Erstellung von Energiekonzepten spielen. Niedertemperatursysteme wie Fußboden- und Wandheizungen sind damit untrennbar verbunden. Förderungen für solche innovativen, nachhaltigen Technologien sind aber bei den momentanen Energiepreisen nötig, um die Realisierung auszulösen. Dabei wäre es wünschenswert, wenn in Zukunft möglichst alle Wärmequellen, die in einer Stadt verfügbar sind (Abwärme, Solarenergie, Abwasserenergie aus dem Kanal, Außenluft etc.) einer Förderung zugänglich wären.

Publikationen

Innovative Konzepte zur Versorgung großvolumiger städtischer Gebäude/Quartiere mit PV und Geothermie

Schriftenreihe 19/2016
F. Zach, Herausgeber: bmvit
Deutsch, 83 Seiten

Downloads zur Publikation

Projektbeteiligte

Projektleitung

Österreichische Energieagentur - Austrian Energy Agency

Projekt- bzw. KooperationspartnerInnen

Kontaktadresse

DI Franz Zach
Mariahilfer Straße 136
A-1150 Wien
Tel.: +43 (1) 586 15 24-106
Fax: +43 (1) 586 15 24-340
E-Mail: franz.zach@energyagency.at
Web: www.energyagency.at

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