Mit Energie zur Energie

Mit Energie zur Energie
Radtour und Spaziergang
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8
Die Länge der Radtour beträgt ca. 45 km. Sie verläuft
größtenteils auf Radwegen, teilweise auch auf schwach
befahrenen Kreisstraßen. Ein kräftiger Anstieg ist
zwischen Ummendorf und Häusern ggf. auch mit
Fahrrad schieben zu bewältigen. Eine Alternativstrecke
führt über den Scharben (in der Karte gestrichelt).
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10
2
1
1
2
3 km
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8
4
5
6
7
Grundlage: Topografische Karte 1: 50 000
© Landesamt für Geoinformation und Landesentwicklung
Baden-Württemberg (www.lgl-bw.de), 12.05.09 Az.: 2851.2-A/920
0
Vorwort
Inhalt
Bereits heute erzeugen erneuerbare Energien im Landkreis Biberach 32 % des dort verbrauchten Stroms.
Spitzenreiter ist dabei die Biomasse (Biogas und Holz)
mit 19,7 %. Ebenfalls bemerkenswert ist der hohe Anteil
der Photovoltaik mit 10,6 %, der deutlich über dem Anteil
der Wasserkraft von 1,6 % liegt. Die Windenergie spielt
mit 0,1 % bei uns (noch) keine nennenswerte Rolle.
Obwohl der Landkreis Biberach damit bei der Stromerzeugung schon jetzt die Zielsetzungen des Bundes für das
Jahr 2020 nahezu erreicht hat, dürfen wir uns auf diesen
Lorbeeren nicht ausruhen. So gibt es zwar erfreulich viele
Anlagen zur regenerativen Wärmeerzeugung, aber deren
Anteil an der Deckung des Wärmeverbrauchs ist deutlich
geringer, vom Verkehrssektor ganz zu schweigen.
Der Ausstieg aus der Atomenergie darf nicht durch den
Ausbau fossiler Energieträger kompensiert werden.
Daher muss der Energieverbrauch in allen Sektoren
durch Einsparung und den Einsatz effizienter Technologien drastisch reduziert werden. Dann kann ein weiterer
Ausbau die erneuerbaren Energien zur wichtigsten Säule
unserer Energieversorgung machen, die langfristig 100 %
unseres Energiebedarfs deckt.
Die Broschüre „Mit Energie zur Energie“ möchte mit
einer Radtour rund um Biberach und einer Fußroute
durch die Stadt die Vielfalt erneuerbarer Energien aufzeigen sowie andere vorbildliche Energieprojekte vorstellen. Sie wurde von der Arbeitsgruppe Energie/Bauen
im Prozess der Lokalen Agenda - Biberach 21 erarbeitet.
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Wasserkraftanlage Uferstraße Biberach
4
2
Gebhard - Müller - Schule Biberach
6
3
Photovoltaik-Anlage Firma Liebherr Biberach
8
4
Geothermieanlage Jordanbad Biberach
10
5
Wasserkraftanlage Ummendorf
14
6
Windkraftanlage Ummendorf
16
7
Biogasanlage Mittelbuch
18
8
Biomasse - Heizkraftwerk Eberhardzell-Kappel
20
9
Thermische Solaranlagen am Lindenweiher
22
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Nahwärmeversorgung/Holzhackschnitzelanlage
Rißegger Steige
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1
Wasserkraftanlage Uferstraße Biberach
28
2
Photovoltaikanlage am Busbahnhof
30
3
Bürogebäude mit Wärmepumpenanlagen
32
4
Busbetriebshof der Stadtwerke Biberach
36
5
Alte Holzmühle
38
6
Technikum Gebäudeklimatik der Hochschule Biberach 40
7
Energieversorgung der städtischen Gymnasien
42
8
Passivhaus-Bürogebäude Pfluggasse
44
9
Kaltwasserspeicher Firma Boehringer Ingelheim
46
Wir danken allen Personen, Firmen und Institutionen die
uns bei der Erarbeitung dieser Broschüre mit Informationen, Bildern und Textbeiträgen unterstützt haben.
Thomas Fettback
Oberbürgermeister
2
Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff
Sprecher der Arbeitsgruppe Energie/Bauen
Beauftragter für Lokale Agenda
der Hochschule Biberach
3
1
Einleitung: Wasserkraftanlage Uferstraße Biberach
Im Rißverlauf auf Markung Biberach gibt es noch drei
Wasserkraftanlagen mit einer Leistung von insgesamt
121 kW. Diese produzieren im Jahr ca. 400.000 bis
450.000 kWh Strom.
Die Modernisierung alter
Wasserkraftanlagen kann
deren Energieertrag deutlich
verbessern.
Die hier vorgestellte Anlage in der Uferstraße leistet
momentan maximal 27 kW, erzeugt im Jahr rund
140.000 kWh Strom und spart damit jährlich 75 t CO2.
Herz der Anlage ist eine sog. Ossberger Turbine aus dem
Jahr 1967. Sie ist im Verhältnis 1:2 unterteilt. Das heißt,
je nach Wassermenge, die bei max. 3.500 l/s liegt, wird
das Rad nur teilweise oder ganz mit Wasser beschickt.
Die Einspeisevergütung für den erzeugten Strom liegt
momentan bei 7,67 Cent/kWh.
Ausblick: Die Ossberger
sberger
Turbine wird auch
h
als „Kartoffelschleuder“
bezeichnet, eine
Anspielung auf
ihren schlechten
Wirkungsgrad. Eine
ne
moderne Kaplan-Schacht-Turbine
brächte ein Mehrr an
Stromproduktion
n von
60 bis 70 % bei einer
iner
Investition von 300.000
00.000
bis 400.000 Euro..
Steuerung
4
Stromgenerator
5
2
Einleitung: Gebhard - Müller - Schule Biberach
Die kaufmännische Gebhard-Müller-Schule ist ein
Niedrigenergie-Gebäude, dessen Heizwärmeverbrauch
umgerechnet ca. 3 Liter Heizöl bzw. 3 m3 Gas pro
Quadratmeter beheizter Fläche und Jahr beträgt.
Eine geothermische
Brunnenanlage
versorgt die
Schule ganzjährig mit Kälte
und Wärme.
Neben dem dafür erforderlichen guten Wärmeschutz
zeichnet sich die Schule durch ein innovatives gebäudeklimatisches und energetisches Konzept aus. Für eine
hohe Luftqualität sorgt eine mechanische Be- und
Entlüftung mit Wärmerückgewinnung. Die Räume
werden über direkt in die Betondecken eingelegte wasserführende Rohrschlangen temperiert (thermoaktives
Bauteilsystem – TABS), sodass keine Heizkörper mehr
erforderlich sind. Eine geothermische Brunnenanlage
versorgt die Schule ganzjährig mit Grundwasser, dessen
Temperatur von 9 und 12 °C eine energiesparende direkte
Kühlung im Sommer ermöglicht und in der Heizzeit
einer Wärmepumpenanlage als Wärmequelle dient.
Ein Holzpelletskessel dient der Spitzenlastabdeckung im
Heizbetrieb.
Planung, Bau und die ersten Betriebsjahre des Gebäudes
wurden von der Hochschule Biberach wissenschaftlich
begleitet. In Zusammenarbeit mit dem Betreiber konnte
dabei der jährliche Primärenergieverbrauch für Heizung,
Lüftung, Kühlung und Beleuchtung um 30 % reduziert
werden. Neben den Möglichkeiten des energieeffizienten
Schulbaus stellte das Projekt das enorme Einsparpotenzial durch eine intensive Betriebsbegleitung und -optimierung unter Beweis.
Weitere Infos:
www.gms-bc.de
www.hochschule-biberach.de
www.bine.info
www.eneff-schule.de
Thermoaktives Bauteil
Klassenzimmer
Inbetriebnahme:
2004
Gebäudegröße
(inkl. Tiefgarage):
ca. 60.000 m3 Gesamtvolumen, ca.
16.000 m2 Bruttogrundfläche (BGF)
Nutzer:
ca. 1.500 Schüler, ca. 100 Lehrer
Grundwasserbrunnen:
1 Förder- und zwei Schluckbrunnen, je 17 m tief, max. 18 l/s
Grundwasserförderung
Wärmepumpen:
2 x 150 kW Wärmeleistung
Holz-Pelletskessel:
120 kW Wärmeleistung
CO2-Einsparung durch ca. 82 Tonnen p. a.
Betriebsoptimierung:
6
7
3
Einleitung: Photovoltaik-Anlage Firma Liebherr Biberach
Die größte
Photovoltaikanlage in
Biberach.
Im Jahre 2005 stand beim Liebherr-Werk Biberach die
Sanierung der 420 m langen und bis zu 150 m breiten
Kran-Montagehalle an. Das große, nahezu exakt nach
Süden ausgerichtete Shed-Dach bietet ideale Vorausstetzungen für eine Solarnutzung. Deshalb entschloss
man sich im Zuge der Sanierung, das Dach mit Photovoltaik-Modulen zur solaren Stromerzeugung zu belegen. In
der Spitze liefert die Anlage 3,1 MW elektrische Leistung
und stellt damit die größte Photovoltaik-Anlage in der
Stadt dar.
Bau und Inbetriebnahme:
2005
PV-Module:
1,6 MW polykristalline Module
1,5 MW Dünnschicht-Module
Belegte Dachfläche:
ca. 30.000 m2
Dachneigung:
13°
Jahresstromertrag:
ca. 2,5 Mio. kWh
(deckt den Strombedarf von ca. 600
deutschen Durchschnittshaushalten)
Wechselrichter-/
Trafostationen:
3 Stück, Einspeisung ins
20 kV-Mittelspannungsnetz
CO2-Einsparung:
ca. 1.200 Tonnen p. a.
Weitere Infos:
www.liebherr.com
Wechselrichter-/ Trafostationen
8
9
4
Einleitung: Geothermieanlage Jordanbad Biberach
Das Jordanbad Biberach, das auf eine über 500 jährige
Geschichte zurückblicken kann, ist seit 1982 vom Land
Baden-Württemberg anerkannter „Kneippkurort“. Im
selben Jahr wurde dort ein ca. 1.000 m tiefer Brunnen
gebohrt und ausgebaut.
Im Thermalwasser enthaltene Wärme
kann vielfältig
genutzt
werden.
Seit 1984 wird das mit einer Temperatur von 48 °C
gewonnene Thermalwasser genutzt. Im Zuge der Ausund Umbauten in der Folgezeit wurde auch die Nutzung
des Thermalwassers erweitert. Gegenwärtig werden
ca. 200.000 Kubikmeter pro Jahr gefördert, was im Jahresmittel ca. 6,5 Liter pro Sekunde entspricht. Die daraus
gewonnene thermische Energie deckt ca. die Hälfte
des kompletten Wärmebedarfs des Bades und seiner
technischen Anlagen.
Die Hauptnutzung des Thermalwassers ist die Versorgung der verschiedenen Bade- und Therapiebecken
mit Frischwasser. In einem zweiten Strang wird das
Trinkwasser für die Duschen vorgewärmt, ein dritter
Strang versorgt die Vorwärmestufe (Vorerhitzer) der
Lüftungsanlagen des Bades. Entsprechend der ganzjährig benötigten hohen Raumtemperatur in den Bädern
muss die Zuluft nahezu das ganze Jahr über erwärmt
werden.
Die andere Hälfte der benötigten Wärme wird von der
e.wa riss aus dem Heizhaus gegenüber der Sinnwelt
geliefert. Wiederum die Hälfte dieser Wärme stammt
aus umweltschonender Kraft-Wärme-Kopplung aus zwei
erdgasbetriebenen Blockheizkraftwerk-Modulen (BHKW),
die andere Hälfte aus zwei Gaskesseln.
Weitere Infos:
www.jordanbad.de
www.ewa-riss.de
Nachdem das Thermalwasser im dritten Strang einen
Teil seiner Wärme an die Lüftungsanlagen abgegeben
hat, wird es in einem 35 m3 großen Pufferbehälter gesammelt. Im Sommer und in der Übergangszeit, wenn
moderate Temperaturen von ca. 60 °C für die anfallenden
Heizzwecke ausreichen, dient das gepufferte Thermalwasser zwei Wärmepumpen als Wärmequelle.
10
11
4
Einleitung: Geothermieanlage Jordanbad Biberach
.
Wärmeerzeugungsanlage/Heizhaus
Brunnenschacht
Anlagenschema mit Brunnenkopf
Wärmepumpenanlage zur Nutzung der Restwärme des Thermalwassers
Blockheizkraftwerk
12
13
5
Einleitung: Wasserkraftanlage Ummendorf
An der Umlach, im Bereich Fischbach und Ummendorf,
produzieren insgesamt 3 Wasserkraftanlagen Strom. Die
Gesamtleistung der Anlagen beträgt ca. 75 kW.
Die Wasserkraftanlage in der Bachstraße in Ummendorf
wurde im Jahr 2002 generalsaniert. In die Technik, die
Computersteuerung und in die neue Kaplanturbine
wurden 80.000 € investiert.
Eigenverbrauch
erhöht die Wirtschaftlichkeit
der Anlage.
Die maximale Generatorleistung, die bei 28 kW liegt,
wird bei ca. 1.000 Liter/s (1 m3/s) erreicht. Dies entspricht
in etwa der Mittelwasserführung der Umlach. Die
jährliche Stromproduktion der Anlage liegt bei ca.
150.000 kWh, wovon der Hauptteil im landwirtschaftlichen Betrieb verbraucht wird. Der Stromüberschuss
wird in das Stromnetz eingespeist und nach dem
Erneuerbaren Energiengesetz vergütet. Die CO2-Einsparung liegt bei ca. 81 t/Jahr.
Steuerung
14
Stromgenerator
15
6
Einleitung: Windkraftanlage Ummendorf
Die einzige große Windanlage im Landkreis Biberach
produziert seit Dezember 2001 Strom. Die Anlage
hat einschließlich aller Erschließungsmaßnahmen
ca. 800.000 Euro gekostet. Als Bürger-Windanlage haben
60 Personen, vorwiegend aus Ummendorf, 477.000 Euro
investiert, der Rest wurde über Kredite finanziert.
Die Anlage hat eine Spitzenleistung von 900 kW, die sie
bei einer Windgeschwindigkeit von 16 m/s (57,6 km/h)
erreicht. Bei rund 3,5 m/s (12,6 km/h) läuft sie an. Im
Jahr produziert sie – je nach Windjahr – zwischen 1,0
und 1,3 Millionen Kilowattstunden Strom, der nach
Transformation auf 20 kV in Buschhorn in das Netz der
EnBW eingespeist wird. Die jährlich produzierte Strommenge entspricht in etwa dem Jahresverbrauch von
300 Haushalten.
Die erste und
bislang einzige
große Windkraftanlage
im Landkreis
Biberach.
Nach dem Erneuerbaren Energiengesetz ist der Netzbetreiber verpflichtet, den produzierten Windstrom
vorrangig in sein Netz einzuspeisen und mit 9,1 Cent je
kWh – 20 Jahre lang – zu vergüten. Diese Preisregelung
ermöglicht einen wirtschaftlichen Betrieb der Anlage.
Die fast 10 jährigen Erfahrungen mit der Anlage zeigen,
dass die Windenergie auch in unserem Raum, sowohl
ökologisch als auch ökonomisch betrachtet, einen wirksamen Beitrag zum Klimaschutz leisten kann. Dabei
stößt die Windanlage auf eine breite gesellschaftliche
Akzeptanz.
Betreiber: BWU Bürger-Windenergie Ummendorf
GmbH&Co.KG.
Kommanditisten: 60 Bürger aus Ummendorf, Biberach
und Umgebung.
Anlagedaten
Hersteller:
NEG-MICON, Dänemark
Typ:
52/900
Nabenhöhe:
73,5 m
Gesamthöhe:
99,8 m
Rotordurchmesser:
52 m
Nennleistung:
900 kW bei 16 m/s
Windgeschwindigkeit
Rotordrehzahl:
15 U/min. mit max.
200 kW Leistung
22 U/min. mit max.
900 kW Leistung
Abschaltpunkt:
25 m/s = 90 km/h
Windgeschwindigkeit
CO2-Einsparung:
ca. 560 t/Jahr
Nur für Schwindelfreie!
Weitere Infos:
www.bwu-web.com
Steuerung
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7
Einleitung: Biogasanlage Mittelbuch
In Biogasanlagen wird in großen Gärbehältern unter
Sauerstoffausschluss von Bakterien Methangas erzeugt.
Das Gas wird gesammelt und in Motoren verbrannt.
Dabei entsteht Strom, der in das Netz des Energieversorgers eingespeist wird, und Wärme.
Die Biogasanlage in Mittelbuch ging im Jahr 2005 mit
einer elektr. Leistung von 170 kW in Betrieb. 2008 wurde
die Anlage auf insgesamt 340 kW erweitert. Die jährliche
Stromproduktion beträgt ca. 2,8 Mio. kWh.
Das ökologisch
sinnvolle
Ausbaupotenzial der Biogasnutzung ist in
Sicht.
Auch Biogasanlagen haben durch die Vergütungen
des Erneuerbaren Energiengesetzes einen großen Aufschwung bekommen. Die Vergütung ist dabei abhängig
von der Anlagengröße, vom Einsatz nachwachsender
Rohstoffe, der Verwendung von Gülle, sowie von der
Nutzung der Wärme.
Fernwärmeleitung
Die hier vorgestellte Anlage wird hauptsächlich mit
nachwachsenden Rohstoffen „gefüttert“. Die Wärme
wird in einem südlich liegenden Gewächshaus einer
Gärtnerei und in 15 Wohnhäusern über Fernwärmeleitungen genutzt.
Biogasanlagen sind bez. ihres hohen Flächenbedarfs
beim Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen in die
Kritik geraten. Pro kW elektrischer Leistung wird knapp
ein halber Hektar Anbaufläche benötigt. Der Anbau
von Monokulturen, insbesondere von Mais, belastet die
Umwelt. Zum anderen wird bei vielen Anlagen die
Wärme nicht genutzt.
Aufgrund ihrer Grundlast- und Regelfähigkeit sind
Biogasanlagen unverzichtbar in einem künftigen
Energiemix, der sich auf erneuerbare Energie stützt.
Die Nutzung der Wärme sollte jedoch in Zukunft Voraussetzung für die Genehmigung von Anlagen sein.
Blockheizkraftwerk
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19
8
Einleitung: Biomasse - Heizkraftwerk Eberhardzell-Kappel
Durch das neue
Werkteil kann
deutlich mehr
Abwärme
genutzt
werden.
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Das Biomasse-Heizkraftwerk der Biopower SKW GmbH
in Eberhardzell-Kappel ist das größte mit erneuerbaren
Energien betriebene Kraftwerk im Landkreis Biberach.
Die jährliche Stromproduktion beträgt ca. 64 Mio kWh.
Täglich werden rund 900 m3 Alt- und Restholz der Holzwerke Gebr. Schneider GmbH verfeuert. Das Restholz
setzt sich aus Rinde, Hackschnitzel, Sägemehl und Hobelspänen zusammen. Durch die Befeuerung eines
Wasserrohrkessels mit
Wanderrostsystem wird
Dampf erzeugt.
Dieser Dampf
wird über
zwei Dampfturbinen mit
angekoppelten
Generatoren
zur Erzeugung elektrischer Energie geleitet. Durch
Kraft-Wärme-Kopplung wird bei der Stromerzeugung
Wärmeenergie in Form von Heizwasser und Dampf für
Heizungen der Betriebsgebäude, Holztrocknungsanlagen
und das neue Holzfaserdämmplattenwerk ausgekoppelt.
Da die Holzwerke Gebr. Schneider GmbH das ganze Jahr
hindurch mit Wärme versorgt werden kann, erreicht das
Biomasse-Heizkraftwerk einen Gesamtwirkungsgrad von
über 60 %.
Inbebtriebnahme
Oktober 2004
Kosten
ca. 17 Mio Euro
Feuerungsleistung
27, 8 MW
Elektrische Leistung
ca. 8 MW
Therm. Wirkungsgrad
91 %
Elektr. Wirkungsgrad
30 %
Dampfdruck
65 bar
Dampftemperatur
460 Grad
Jährl. Stromproduktion
ca. 64 Mio kWh
CO2-Einsparung
ca. 34.000 t/Jahr
Generator
Dampfturbine
21
9
Einleitung: Thermische Solaranlagen am Lindenweiher
Mit Hilfe von Solarkollektoren wird ein Wasser-/Glykolgemisch erwärmt. Die Wärme wird über einen Wärmetauscher in einen sehr gut wärmegedämmten Wasserspeicher abgegeben. Die Heizungsanlage sorgt ggf. für
eine Wärmenachspeisung. Gute Solarkollektoren produzieren mehr als 500 kWh/m2 Wärme pro Jahr.
Die Wärmegewinnung aus
der Sonne ist
noch lange nicht
ausgereizt.
Unser Beispiel zeigt zwei
identische Anlagen eines
Doppelhauses am Lindenweiher. Die Anlagen haben
je 15 m2 Kollektorfläche und
einen 1.000 Liter Wasser
fassenden Pufferspeicher.
Dadurch kann sowohl Wärme
für Brauchwasser als auch für
die Heizungsunterstützung
geliefert werden. Da die Häuser zum Teil eine Fußbodenheizung haben, ist die Solarunterstützung sinnvoll.
Der heutige Energieverbrauch
der Doppelhäuser ist hoch und
liegt bei je rund 3.000 Liter Öl
pro Jahr. Bei prognostizierten
Einsparungen von ca. 17 %,
d. h. 500 Liter Öl je Anlage,
amortisieren sich die Anlagen
erst bei höheren Energiepreisen. Die Kosten belaufen sich
auf 15.000 Euro je Anlage,
abzüglich eines staatlichen
Zuschusses von je 1.800 Euro.
Die jährliche CO2-Einsparung
liegt bei ca. 0,3 t.
22
Warmwasser
Solarstation
mit Pumpe
+ Regelung
Zusatzheizung
Leitungssystem:
transportiert die
solarerzeugte
Wärme zum
Speicher.
Speicher:
bevorratet
solarerwärmtes
Wasser für
den Bedarf
von einigen
Tagen.
Kaltwasser
Pufferspeicher
Solarstation
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10
Einleitung: Nahwärmeversorgung/Holzhackschnitzelanlage
In verdichteten
Baugebieten
bieten sich
Nahwärmenetze an.
Rißegger Steige
Im Rahmen des Projektes „Preisgünstiges und Ökologisches Bauen“ entstand das Baugebiet „Rißegger
Steige“ in Biberach, eine Siedlung in Niedrigenergiebauweise, mit hohem ökologischem und städtebaulichem
Anspruch. Im Sinne der ökologischen Zielsetzung dieser
Siedlung wurden ebenfalls hinsichtlich der Wärmeversorgung ökologische Aspekte in den Vordergrund
gestellt, sodass dem Energieträger Holz durch den Bau
eines Nahwärmenetzes mit Hackschnitzelfeuerung innerhalb des Baugebietes der Vorzug gegeben wurde. Die
damaligen Stadtwerke (heute e.wa riss) übernahmen die
Investitionen und den Betrieb der Anlage.
Die erforderliche Wärme von jährlich rund 1.500 Megawattstunden wird zu rund 63 % von einem Holzhackschnitzelkessel mit einer Leistung von 360 kW geliefert
und über rund 1.220 m Haupt- und Hausanschlussleitungen bereitgestellt. Die restliche Wärme liefert ein
Erdgaskessel mit einer Leistung von 575 kW.
Zusammenfassung der wichtigsten Daten:
Auslegungsdaten:
Maximaler Wärmebedarf
700 kW
Wärmeerzeugung
1.500.000 kWh/Jahr
Holzkessel ca. 63 %
945.000 kWh/Jahr
Wärmeabgabe an Kunden
1.330.000 kWh/Jahr
Netzverluste
170.000 kWh/Jahr
Hackschnitzelbedarf
1.500 – 1.700 Sm3/Jahr
Hausübergabestation
Holzhackschnitzelkessel
Technische Daten Heizzentrale
Leistung Hackschnitzelkessel
360 kW
Leistung Gaskessel
575 kW
Nutzbares Volumen Hackschnitzelbunker
125 m3
Technische Daten Wärmenetz
24
Länge Hauptleitungen
540 Trassenmeter
Länge Hausanschlussleitungen
680 Trassenmeter
Anzahl Hausanschlüsse
35 Stück
Anzahl Übergabestationen
114 Stück
CO2-Einsparung
ca. 200 t/Jahr
Weitere Infos:
www.ewa-riss.de
25
Einleitung:
n
e
E
r
g
t
i
ie zur Energie
M
26
27
1
Einleitung: Wasserkraftanlage Uferstraße Biberach
Im Rißverlauf auf Markung Biberach gibt es noch drei
Wasserkraftanlagen mit einer Leistung von insgesamt
121 kW. Diese produzieren im Jahr ca. 400.000 bis
450.000 kWh Strom.
Die Modernisierung alter
Wasserkraftanlagen kann
deren Energieertrag deutlich
verbessern.
Die hier vorgestellte Anlage in der Uferstraße leistet
momentan maximal 27 kW, erzeugt im Jahr rund
140.000 kWh Strom und spart damit jährlich 75 t CO2.
Herz der Anlage ist eine sog. Ossberger Turbine aus dem
Jahr 1967. Sie ist im Verhältnis 1:2 unterteilt. Das heißt,
je nach Wassermenge, die bei max. 3.500 l/s liegt, wird
das Rad nur teilweise oder ganz mit Wasser beschickt.
Die Einspeisevergütung für den erzeugten Strom liegt
momentan bei 7,67 Cent/kWh.
Ausblick: Die Ossberger
sberger
Turbine wird auch
h
als „Kartoffelschleuder“
bezeichnet, eine
Anspielung auf
ihren schlechten
Wirkungsgrad. Eine
ne
moderne Kaplan-Schacht-Turbine
brächte ein Mehrr an
Stromproduktion
n von
60 bis 70 % bei einer
iner
Investition von 300.000
00.000
bis 400.000 Euro..
Steuerung
28
Stromgenerator
29
2
Einleitung: Photovoltaik-Anlage am Busbahnhof
Unter Photovoltaik versteht man die direkte Umwandlung von Strahlungsenergie der Sonne in elektrische
Energie. Die Solarzellen erzeugen dabei Gleichspannung,
die mit Hilfe von Wechselrichtern in Wechselstrom
umgewandelt und in der Regel in das Stromnetz des
Energieversorgers eingespeist wird. Mit dem Erneuerbaren Energiengesetz, das es seit April 2000 gibt, hat die
Photovoltaik eine große Verbreitung im süddeutschen
Raum gefunden. Ende 2010 gab es 525 PhotovoltaikAnlagen im Stadtgebiet Biberach mit einer Leistung von
11.018 kW.
Die Kosten
für Strom aus
Photovoltaikanlagen haben
sich in den
letzten
10 Jahren
halbiert.
Die erste größere Photovoltaik-Anlage Biberachs wurde
im Frühjahr 1998 durch die EnBW am Zentralen Omnibusbahnhof in Biberach errichtet. Verwendet wurden
18 monokristalline Solarmodule mit einer Gesamtfläche
von 44 m2. Die Anlage hat eine Spitzenleistung von
5 kW und produziert rund 4.000 kWh Strom im Jahr.
Dies entspricht in etwa dem Jahresverbrauch eines
Durchschnittshaushalts. Die Anlage kostete damals
100.000 DM. Rund 30.000 DM entfielen auf die aufwändige Konstruktion unter Berücksichtigung der
Architektur des Busbahnhofes. Der erzeugte Strom
wird in das Stromnetz der EnBW eingespeist. Die
aktuelle Stromproduktion kann an einer Anzeigetafel
abgelesen werden.
Strom aus Photovoltaik kostet derzeit ca. 25-30 Cent/kWh.
Dabei ist die Kostenentwicklung weiter rückläufig. Fachleute erwarten in Kürze eine sog. Netzparität. Solarstrom
wird dann gleich viel kosten, wie der Verbraucher für
eine kWh Strom bezahlen muss.
30
Infotafel mit Stromzähler
31
3
Einleitung: Bürogebäude mit Wärmepumpenanlagen
Bei elektrisch
angetriebenen
Wärmepumpen
sollte das
Verhältnis von
gelieferter
Wärmemenge
zu Antriebsenergie (JahresArbeitszahl)
größer als
drei sein und
möglichst vier
erreichen oder
sogar überschreiten.
Gegenüber dem Hauptbahnhof sowie auf beiden Seiten
des Bismarckrings am Ulmer Tor befinden sich drei
Gebäudekomplexe, die oberflächennahe Geothermie
zur Gebäudekühlung und als Wärmequelle für Wärmepumpenanlagen nutzen:
1. EnBW Zentrum Oberschwaben der Energie BadenWürttemberg AG
2. Niederlassung Biberach der Volksbank Ulm-Biberach eG
3. Dienstleistungszentrum am Ulmer Tor der Sparkasse
Immobilien BC GmbH
Alle Gebäude verfügen über Wärmepumpen und nutzen
die Betondecken zur Raumheizung und -kühlung (thermoaktive Bauteilsysteme, siehe Station 2 der Radtour,
Gebhard-Müller-Schule).
Im Erdreich um das EnBW Zentrum Oberschwaben befinden sich 36 Erdwärmesonden in jeweils 99 m tiefen
Bohrungen. Sie dienen als regenerative Energiequelle für
eine elektrisch angetriebene Wärmepumpe, welche die
gewonnene Wärme auf die benötigte Heiztemperatur
bringt. Im Sommer wird das Erdwärmesondenfeld zur
direkten geothermischen Kühlung herangezogen, bei der
die Kühle des Erdreichs ohne Einsatz einer Kältemaschine
besonders energiesparend genutzt wird.
Von den drei Gebäuden der Volksbank werden die
beiden Neubauten mit jeweils einer Wärmepumpe
grundbeheizt. Die Wärmepumpen arbeiten im Sommer
als Kälteerzeuger. Eine der beiden Wärmepumpen
entzieht dem Erdreich die Wärme über ein horizontales
Rohrsystem unter der Bodenplatte des Gebäudes, die
andere nutzt Grundwasser als Wärmequelle. Der
sanierte Altbau zwischen den Neubauten wird von
der Gaskesselanlage versorgt, die bei Bedarf auch die
Wärmepumpen bei der Beheizung der Neubauten
unterstützt.
Das Dienstleistungszentrum am Ulmer Tor besteht aus
drei transparenten Punkthäusern und dem dahinter
liegenden Langhaus mit Lochfassade. In zweien der drei
Punkthäuser werden die Betondecken mit Wasser zum
Heizen bzw. Kühlen thermisch aktiviert. Das dritte Punkthaus nutzt eine Variante dieser Technologie, bei der Luft
durch in den Betondecken liegenden Rohre geführt wird,
um anschließend die angrenzenden Räume zu belüften.
Bismarckring, Volksbank
32
Bismarckring, Sparkasse Immobilien BC
33
3
Einleitung: Bürogebäude mit Wärmepumpenanlagen
EnBW Zentrum Oberschwaben
Inbetriebnahme
2008
Wärmeerzeugung
Wärmepumpe
(200 kW Heizleistung),
Gaskesselanlage
Kälteerzeugung
direkte geothermische Kühlung mit
Erdreichtemperatur
Geothermie
36 Erdwärmesonden (je 99 m tief)
Thermoaktive Bauteile &
ergänzende Systeme
Betondecken mit wasserdurchströmten
Rohren, Ergänzung durch Heizkörper
Photovoltaik
65 kW, ca. 65.000 kWh/Jahr
EnBW Zentrum Oberschwaben
Büroraum EnBW
elektrischer
Strom
Netzstrom
Volksbank Biberach
Inbetriebnahme
1999/2000
Wärmeerzeugung
2 Wärmepumpen, Gaskesselanlage
Kälteerzeugung
Betrieb der Wärmepumpen als
Kältemaschinen
Geothermie
350 m3 Bodenabsorber unter
der Bodenplatte
Grundwassernutzung:
1 Förder- und ein Schluckbrunnen
Thermoaktive Bauteile &
ergänzende Systeme
Wärmepumpe
200 kW
Heizleistung
Erdwärmesonden
36 Sonden à 99 m
direktverdampfende
KompressionsLuftkühler
≤ 45°C
Kälte
Erdgas
GasBrennwertkessel
224 kW
≤ 70°C
Wärme
GasBrennwertkessel
374 kW
Betondecken mit wasserdurchströmten
Rohren, mechanische
Be- und Entlüftung, Heizkörper
Wärmerückgewinnung
Außenluft
Lüftungsanlagen
mit WRG
Zuluft
Sparkasse Immobilien BC
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Inbetriebnahme
2003
Wärmeerzeugung
5 Wärmepumpen
(je 39 kW Heizleistung)
Kälteerzeugung
direkte geothermische Kühlung, bei
Bedarf sind 2 der Wärmepumpen auf
Kühlbetrieb umschaltbar
Geothermie
Grundwassernutzung: 2 Saug- und
5 Schluckbrunnen, 13 bis 18 m tief
Thermoaktive Bauteile &
ergänzende Systeme
Betondecken mit wasserdurchströmten
bzw. luftdurchströmten Rohren,
Ergänzung durch Heizkörper
(Langhaus: ausschließlich Heizkörper)
Photovoltaik
11,2 kW, ca. 10.000 kWh/Jahr
Netzstrom
elektrischer
Strom
Energieschema des EnBW Zentrums Oberschwaben
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Einleitung: Busbetriebshof der Stadtwerke Biberach
Der Busbetriebshof der Stadtwerke Biberach wurde im
Jahr 2008 fertiggestellt und an die Firma Bayer verpachtet. Diese betreibt in Biberach den Stadtlinienverkehr.
Der Busbetriebshof hat eine ca. 1.000 m2 große Halle für
Busse sowie Büro-, Betriebs- und Sanitärräume.
Die Verbreitung
von Gaswärmepumpen zur
Beheizung
und Kühlung
von Gebäuden
steht noch am
Anfang.
Die Energieversorgung stützt sich in wesentlichen Teilen
auf erneuerbare Energien. Die Wärmeversorgung erfolgt
größtenteils über eine Gaswärmepumpe mit einer
Heizleistung von 35 kW. Als Wärmemedium dient 8 bis
9 grädiges Grundwasser, das über einen Saugbrunnen
gefördert und nach Wärmeentzug über einen Schluckbrunnen wieder rückgespeist wird. Pro Stunde werden
ca. 2,8 m3 Wasser gefördert. Aufgrund der günstigen
Heizungsauslegung erreicht diese Gaswärmepumpe
eine Primärenergiebilanz von 1: 1,7 (Planungsdaten).
Zum Vergleich: eine konventionelle, strombetriebene
Wärmepumpe mit einer Arbeitszahl von 4 kommt auf
eine Bilanz von 1: 1,3.
Eine solarthermische Anlage mit 12,9 m2 Kollektorfläche
und einem 1.050 Liter Pufferspeicher dient der Brauchwassergewinnung und der Heizungsunterstützung.
Eine 62 kW Photovoltaikanlage produziert ca. 60.000
kWh Strom pro Jahr (entspricht etwa dem Verbrauch
von 17 Haushalten).
Spitzenlasten im Wärmebedarf werden konventionell
über eine Gas-Brennwerttherme abgedeckt.
Gaswärmepumpe
Solarkollektoren
Eine besondere Umweltschutzmaßnahme ist in der
Vorhaltung von Druckluft für die Busse festzustellen;
dies erspart das Warmlaufenlassen der Busse, um den
notwendigen Hydraulikdruck für die Bremssysteme
zu erreichen.
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Einleitung: Alte Holzmühle
Die Alte Holzmühle im Biberacher Wolfental wurde im
Jahre 1290 erstmals urkundlich erwähnt und ist damit
die zweitälteste Mühle Biberachs. Ursprünglich diente
sie als Getreidemühle.
Wasser - „Kraft“
kann auch
doppelt
genutzt
werden: Zur
Stromerzeugung und zur
Wärmegewinnung.
Im Dezember 2004 erfolgte der Teilabriss und im
Anschluss der Wiederaufbau in der historisch übermittelten Bauform. Der neue Teil wurde in hochgedämmter
Holzständerbauweise errichtet. Das gesamte Gebäude
wurde außen komplett – einschließlich des Daches – mit
durchgefärbten Faserzementplatten beplankt.
Die heutige Raumnutzung der 600 m2 großen Mühle
umfasst eine eigengenutzte Wohnung mit Schwimmbad, zwei Mietwohnungen, Büroräume und eine
Schreinerwerkstatt.
Das Energiekonzept der Alten Mühle Biberach besteht
aus einem neu gebauten Wasserrad und einer Wärmepumpe. Grundlage dieses Energiekonzeptes war die
Nutzung des bestehenden Wasserrechts. Durch die
Kombination einer der ältesten Energiequellen, dem
Wasserrad, mit einer modernen Komponente, der
Wärmepumpe, wird ziemlich genau die Gesamtenergie
des Gebäudes für Heizung, Warmwasser und Haushaltsstrom erzeugt.
Leistung Wasserrad
3 kW
Stromertrag
ca. 18.000 kWh/a
Leistung Wärmepumpe
33,9 kW
Vorlauftemperatur der
Fussbodenheizung
26 Grad Celsius
Stromverbrauch der
Wärmepumpe
ca. 15.000 kWh/a
CO2-Einsparung
ca. 20 t/Jahr
Das Wasserrad erzeugt jährlich ca. 18.000 kWh Strom.
Mit diesem Strom wird primär eine mit Bachwasser gespeiste Wärmepumpe betrieben, der Rest wird im Haus
verbraucht oder ins öffentliche Stromnetz eingespeist.
In Spitzenzeiten wird auch Strom vom öffentlichen Netz
bezogen.
Das installierte Energiesystem hat sich bisher auch in
strengen Wintern sehr gut bewährt.
Das Modellprojekt wurde vom Umweltministerium
Baden-Württemberg gefördert.
Wärmepumpe und Speicher
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Einleitung: Technikum Gebäudeklimatik der Hochschule Biberach
Energieeffizienz
und erneuerbare Energien
sind Kernthemen im
Studienfeld
Energie & Klima
der Hochschule
Biberach.
Das Gebäude G der Hochschule Biberach ist Hörsaal,
Laborgebäude und Versuchseinrichtung in einem.
Neben dem Unterricht in Hörsälen und Labors dient das
Gebäude selbst als Versuchs- und Forschungsapparatur
für Gebäudeklimatik in Verbindung mit regenerativen
Energien im Maßstab 1:1 (Technikum Gebäudeklimatik).
Nutzer des Technikums ist das Studienfeld Energie &
Klima mit den Studiengängen Gebäudeklimatik und
Energiesysteme sowie dem Institut für Gebäude- und
Energiesysteme.
Versuchsausstattung
358 m3 geothermischer Bodenabsorber unter der Bodenplatte
drei Erdwärmesonden, 2 x 100 m und 1 x 23 m tief; drei GrundwasserMesspegel (2“) und ein Brunnenpegel (5“), je 23 m tief
Hörsaal mit Versuchseinrichtungen und Messtechnik als In-situ-Labor
2 x 20 m Luft-Erdreich-Wärmeübertrager
geothermische Energiezentrale mit Wärmepumpen/Kältemaschinen
(Heizung & Kühlung)
thermoaktive Bauteilsysteme (TABS) in unterschiedlichen Varianten in
drei gleichartigen Hörsälen (Betonkernaktivierung, Kapillarrohrmatten,
Luftsystem)
Lüftungsgerät für Versuchszwecke und zur Versorgung des
luftgestützten TABS
15 m3 solare Luftkollektoren
Photovoltaikanlagen an der Süd-Ost-Fassade sowie im Attikabereich
(Südwest-Seite)
Experimentalfassaden an der Flur- und Stirnseite des Gebäudes,
Testbereich für Fassadenelemente
Zisterne zur Regenwassernutzung für die Toilettenspülung
Nutzung von Seminar- und Laborräumen als Experimentalumgebung
für Raum- und Gebäudeautomation
Gebäudeleittechnik für Energie- und Gebäudemanagement
Weitere Infos:
www.hochschule-biberach.de
www.hochschule-biberach.de/sections/studium/energie-klima
www.hochschule-biberach.de/sections/forschung/ige/labore/technikum
www.hochschule-biberach.de/sections/forschung/ige
Technikum Gebäudeklimatik
Blindtext für Bildunterschrift, 2009
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Bohrung einer Erdwärmesonde
Blindtext für Bildunterschrift, 2009
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Einleitung: Energieversorgung der städtischen Gymnasien
Im Rahmen des Investitionsprogrammes Zukunft,
Betreuung und Bildung wurden die Biberacher
Gymnasien ausgebaut (Erweiterung Turnhalle, neue
Lernbereiche, Mensa und Klassentrakt). Alle Gebäude
des Gymnasium-Areals werden von einer Heizzentrale
aus mit Wärme versorgt.
Große Dachflächen können
zum Bau von
Photovoltaikanlagen an
Investoren
vermietet
werden.
Das neue Energiekonzept hat die beiden alten Gaskessel
durch einen Holzpellets-Kessel, Leistung 500 kW und
2 Gasbrennwert-Kessel, Leistung je 800 kW für Mittelund Spitzenlast ersetzt. Hinzu kommt ein BHKW, Leistung
25 kWel und 50 kWWärme. Obwohl mit dem Ausbau etwa
60 Prozent mehr an Wärme benötigt wird, konnte der
jährliche CO2-Ausstoß durch die beschriebenen Maßnahmen um rund 600 Tonnen/Jahr verringert werden.
Auf den Dächern der neuen Sporthalle des PestalozziGymnasiums, der neuen Turnhalle des Wieland-Gymnasiums und der Mensa entstanden Photovoltaik-Anlagen
mit einer Leistung von insgesamt 147 kW. Die Anlagen
werden von den Stadtwerken Biberach (18,36 kW) und
der Fa. Oberschwaben Solar (129 kW) betrieben. Die
jährliche Stromproduktion beträgt rund 147.000 kWh
und damit ca. 25 % des Gesamtstromverbrauchs der
Gymnasien.
Blockheizkraftwerk
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Pelletskessel
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Einleitung: Passivhaus-Bürogebäude Pfluggasse
Das Wohn- und Geschäftshaus „Hiller“ in der Pfluggasse
wurde als Holzhaus im Passivhausstandard gebaut.
Passivhäuser dürfen nicht mehr als 15 kWh Wärme je
Quadratmeter und Jahr verbrauchen. Dies entspricht
dem Energieinhalt von 1,5 Liter Öl bzw. 1,5 cbm Erdgas.
Dieser sehr niedrige Wärmebedarf kann nur durch eine
optimierte Wärmedämmung, eine hohe Luftdichtigkeit
des Gebäudes und eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung erreicht werden.
Gebäude mit
minimalem
Wärmeverbrauch
werden künftig
Standard sein.
Das Haus „Hiller“ wurde aus vorgefertigten Holzrahmenteilen konstruiert; die Wärmedämmung aus Mineralfaser beträgt an der Außenwand 34 cm, im Dachbereich
36 cm. Die Fenster sind dreifach wärmeschutzverglast.
Aufgrund der unterschiedlichen Gebäudenutzung
(Büro- und Verwaltungsgebäude mit 6 Wohnungen)
hat das Gebäude sowohl einen Wärme- als auch einen
Kühlbedarf, im extremen Fall sogar gleichzeitig. Die Heizund Kühltechnik muss daher auf diese Anforderungen
abgestimmt sein und setzt sich im Wesentlichen aus
einer Wärmepumpe für Brauchwassererwärmung,
Heizung und Kühlung mit einer 10 m3 großen Kühlwasserzisterne und einem 3,5 m3 großen Wärmespeicher
sowie einer zentralen Lüftungsanlage für Heizung und
Kühlung mit Kreuzstromwärmeübertrager zusammen.
Pufferspeicher
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Wärmepumpe
Versorgungsschacht
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Einleitung: Kaltwasserspeicher Boehringer Ingelheim Pharma
Ökologie und
Ökonomie
können von
Energiespeichern
gleichermaßen
profitieren.
GmbH & Co. KG, Biberach
Die Kapazitätserweiterungen der Forschung, Entwicklung und biopharmazeutischen Produktion der
Boehringer Ingelheim Pharma GmbH & Co. KG am
Standort Biberach führten zur Notwendigkeit, die
Infrastruktur im Biberacher Werk anzupassen. Hierbei
musste auch die werkszentrale Kälteversorgung ausgebaut werden.
Anstatt eine zusätzliche Kältemaschine zu kaufen,
wurde entschieden, den größten Kaltwasserspeicher
Deutschlands zu errichten. Durch den Speicher können
die vorhandenen Kältemaschinen besser ausgenutzt und
gleichmäßiger, d. h. im optimalen Betriebspunkt betrieben werden. Ebenso verbessert sich der Kühlturmbetrieb
zur Abfuhr der anfallenden Abwärme an die Umgebung,
z. B. durch verstärkten Nachtbetrieb. Dadurch ermöglicht
der Speicher eine Reduzierung des Energie- und Wasserverbrauchs der Kälteerzeugung, was wiederum die
Umweltbelastung und die Energiekosten senkt.
Oberes Verteilsystem (Strömungsdiffusoren)
bei der Montage
Kaltwasserspeicher
Ökologie und Ökonomie profitieren von dieser Anlage
gleichermaßen. Die Einbindung des Kaltwasserspeichers
in die Kälteversorgung wurde vom Land Baden-Württemberg gefördert.
Dimensionen des
Kältespeichers
27 m Höhe
18,2 m Innendurchmesser
16.500 m3 Speichervolumen
Bauzeit
November 2007 bis September 2008
Kosten
ca. 3 Mio. Euro
CO2-Reduktion
ca. 2.100 t/Jahr
Weitere Infos:
www.boehringer-ingelheim.de
www.boehringer-ingelheim.de/unternehmensprofil/
umwelt_sicherheit/Umweltschutz.html
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Funktionsprinzip der Be- und Entladung des Kaltwasserspeichers
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9
4
1
Die Länge der Fußroute beträgt 6 km
(ohne den Abstecher zur Fa. Boehringer).
5
6
4
8
3
3
2
7
1
9
Ansprechpartner:
Ulrich Maucher
Umweltschutzbeauftragter
Stadtverwaltung Biberach
Museumstraße 2
88396 Biberach
Tel. 07351 51-496 oder 51-514
[email protected]
Internetadressen:
www.biberach-riss.de
Stand 2011
Design: Team Rogger, Biberach
Diese Broschüre wurde auf 100% Altpapier gedruckt.