Aufrufe
vor 4 Jahren

6 | 2013

  • Text
  • Unternehmen
  • Juni
  • Umweltmagazin
  • Energie
  • Energien
  • Emas
  • Einsatz
  • Anlagen
  • Verordnung
  • Deutschland

SPECIAL Erneuerbare

SPECIAL Erneuerbare Energien Bild: Stadtwerke Crailsheim GmbH Sonnenenergie in der Erdespeichern Solarkollektoren auf Dächern und der Lärmschutzwall sind augenfällige Merkmale des solaren Nahwärmesystems inCrailsheim-Hirtenwiesen. Ein Ersonden-Wärmespeicher bevorratet solare Wärme für den Winter. Auf einem ehemaligen Kasernengelände wächst in Crailsheim- Hirtenwiesen ein Wohngebiet, dessen Wärmebedarf zur Hälfte mit Sonnenenergie gedeckt werden soll. Damit dies rund ums Jahr möglich ist, wurde ein saisonaler Erdsonden-Wärmespeicher mit 10000 Kubikmeter (m³) Wasseräquivalent installiert. Er ist der bislang kostengünstigste seiner Art. Eine spezielle Wärmepumpe steigert die Effizienz und die Speicherkapazität der Anlage. Birgit Schneider Damit aus den US-amerikanischen „McKee Barracks“ ein Wohngebiet werden konnte, ließ die Crailsheimer Bau- und Entwicklungsgesellschaftfünf Gebäude der ehemaligen Kaserneinsanierte Eigentumswohnungen umwandeln. Auf deren Dächern installierten die Stadtwerke Crailsheim Solarkollektoren. Zusätzlich entstand auf einer 32 Hektar großen Fläche ein Neubaugebiet mit Sporthalle und Gymnasium mit Solardächern sowie Einzel-, Doppel-, Reihen- und Mehrfamilienhäuser. Auf einem Lärmschutzwall, der Gewerbe- und Wohngebiet voneinander trennt, befinden sichdie restlichenzwei Drittelder Kollektoren.Diese speisenin einen 480 m³ großen Heißwasser-Pufferspeicher ein, die Dachkollektoren in einen 100 m³-Pufferspeicher. Die Herausforderung ist es, die Energie der Sommersonne möglichst verlustfrei für die winterliche Heizperiode zu speichern. Hier kommt der saisonale Erdsonden-Wärmespeicher (ESWSP) zumEinsatz. Reicht die in den beiden Pufferspeichern gespeicherte Solarwärme nicht mehr aus, speist der saisonale Wärmespeicher indas System ein. Dieser funktioniert im Zusammenspiel mit dem zweiten und größeren Pufferspeicher, der sich zwischen Kollektorfläche und Erdsonden-Wärmespeicher befindet. Er kann rund um die Uhr in das Langzeitwärmedepot einspeichern. So isteine gewisseZeitverzögerungbei der Beladung des ESWSP möglich. Der Vorteil: Die maximale Beladeleistung des Erdsondenspeichers kann deutlich unter der maximalen Wärmeleistung des Kollektorfeldes gehalten werden. Dadurch kann die Größe des Speichers so starkreduziertwerden, dass trotzdes zusätzlich notwendigen Pufferspeichers die Wirtschaftlichkeit des Gesamtsystems verbessert wird. Ein weiterer Grund fürdie geringen Investitionskosten von rund 50 Euro je Kubikmeter Wasser: DasProjektteam setzte Sondenschenkel mit bereits vorhandener Horizontalverrohrung ein. „Bisher wurden gleich langeSonden in die Erde gesetzt, die durch Schläuche miteinander verbunden waren. Das Ganze wurde vor Ort zusammengeschweißt, was fehleranfällig ist, zu Verunreinigungen führen kann und entsprechend teuer ist“, erklärt der Leiter des Solites-Forschungsinstituts Dirk Mangold, derdas Projekt beratend begleitet hat. „In Crailsheim setztenwir erstmals Sonden 16 UmweltMagazin Juni 2013

Schema des solaren Nahwärmesystems in Crailsheim-Hirtenwiesen in unterschiedlichen Längen ein und sorgten so zudemfür den notwendigen hydraulischen Abgleich. Dadurch konnten wir auf die bisher dafür eingesetzten Strangregulierventile verzichten.“ Materialkosten und Arbeitsaufwand wurden eingespart. Außerdem verwendeten die Verantwortlichen vernetztes Polyethylen als Material für die Erdwärmesonden. Im Unterschied zur ersten Speichergeneration, bei der das teurerePolybuten zumEinsatz kam. Wärmepumpe reduziert Speicherverluste Die elektrisch angetriebeneKompressions-Wärmepumpe erreicht eine Arbeitszahl von 4,8. Ihre Aufgabe ist es, den Erdsonden-Wärmespeicher auf möglichst niedrige Temperaturen zu entladen. „Die Besonderheit der von uns eingesetzten Wärmepumpeist,dass sie mit großen Temperaturspreizungen bei derQuelltemperatur sehr gutumgehenkann“, so Sebastian Kurz,der Leiter derPlanung bei denStadtwerkenCrailsheim. „Die Temperaturen im Speicher können zwischen 20 und 50 °C variieren. Trotzdem muss die Wärmepumpe eine konstante Vorlauftemperatur von 60 °C liefern.“ Durch den Einsatz der Wärmepumpe kann der Speicher auf tiefere Temperaturen entladen werden. Somit steigt seine Effizienz: Die Wärmeverluste sinken, die nutzbare Temperaturdifferenz und die damit verbundene volumenbezogene Speicherkapazität steigt. Zusätzlich erhöht sich der Nutzungsgrad der Kollektorfelder auf dem Lärmschutzwall vorallemimFrühjahr durch niedrigere Kollektorrücklauftemperaturen. Kann der Wärmebedarf des Wohngebietes nicht mehr durch solare Wärme gedecktwerden, erfolgt die Nachheizung auf die erforderliche Vorlauftemperatur durch das örtlicheWärmenetz.Dieses basiert auf zwei Gaskesseln und einemErdgasblockheizkraftwerk. Der Erdsonden-Wärmespeicher kann mitwachsen Der Langzeit-Wärmespeicher besteht bis jetzt aus 80 Erdwärmesonden, ist aber erweiterbar. Je nach Anwachsen des Wohngebietes, kann die Zahl der Erdwärmesonden maximal verdoppelt werden. Die Projektverantwortlichen haben darauf geachtet, dass der Wärmebunker so ausbaubarist,dass sichder heißeste Bereich im ursprünglichen und im erweiterten Zustand im Zentrum befindet. Zusätzliche Bohrungen findenalso konzentrischumden bestehenden Speicher herum statt. Die daraus resultierende Form und Temperaturverteilung halten die Wärmeverluste gering. Ursprünglich sollte derSpeicher nur mit Solarwärme beladen werden. Eine Erweiterung wäre mit einem Ausbau der Kollektorfläche verbunden gewesen. Mittlerweile hat sichdie Technik weiterentwickelt und die Betreiber denkendarüber nach, das Depot zusätzlich als Speichermöglichkeit für Abwärme aus Kraft-Wärme-Kopplung zu verwenden, also als multifunktionalen Speicher. Daknapp 40 Bauplätze in Crailsheim- Hirtenwiesen noch nicht bebaut sind, wirdeine abschließende Entscheidung zur Erweiterung frühestens in etwa anderthalb Jahren fallen. Kollektoren auf dem Lärmschutzwall In Crailsheim-Hirtenwiesen gab es nicht genug zusammenhängende Dachflächefür die erforderliche Kollektoranzahl. Ausdiesem Grund installierten die Projektbeteiligten rund zwei Drittelder insgesamt 7410 Quadratmeter auf einen Lärmschutzwall. Dieser wurde aus Abbruchmaterial der Kaser- UmweltMagazin Juni 2013 17

Ausgabenübersicht