SI/502620

Schlussbericht

Eine der Lösungen zur Dekarbonisierung des Gebäudesektors ist die Fernwärme (FW). Ein traditionelles FW-System benötigt ein Heizwerk, nimmt erheblichen Platz in der Straße aufgrund seiner isolierten Rohre ein und erzeugt beträchtliche Energieeffizienzverluste durch seine hohe Anfangstemperatur und thermische Verluste im Boden. Die Schweiz hat 1.191 Gemeinden mit weniger als 2.000 Einwohnern. In diesen Gemeinden gibt es oft mehrere kleine Dörfer, wo der Platz für die Installation großer Wärmeerzeugungseinheiten und vorisolierten Rohren fehlt. Im Gegensatz dazu spart eine Anergienetz Platz und Energie durch die Nutzung eines Niedrigtemperatur-Energienetzwerks mit nicht isolierten Rohren, an das die Gebäude eine Wärmepumpe (WP) anschließen. Dieses Projekt zielt darauf ab, das Problem der Wärmequelle durch die Dezentralisierung von geothermischen Energiequellen entlang ihres Weges, speziell in den Straßen, die Gebäude verbinden, zu mildern. Dieser Bericht untersucht daher die technische und wirtschaftliche Machbarkeit eines 5. Generation Ein-Rohr-FW-Systems mit dezentralisierten Hauptenergiequellen. Diese Dezentralisierung ist zweifach, betrifft sowohl die Energieproduktion durch WPs als auch die Energiequelle des Netzes, nämlich geothermische Sonden. Dies ist hauptsächlich durch den Abstand zwischen den Sonden entlang der Straßen möglich, der die Interaktion zwischen den Sonden begrenzt und die Nutzung zusätzlicher regenerativer Quellen aufgrund der niedrigen Netztemperatur ermöglicht. Diese dezentralisierten Energierückgewinnungssysteme werden installiert, um das Anergie-Netzwerk während der warmen Jahreszeit zu regenerieren, was eine Energiespeicherung in den Sonden ermöglicht. Das Dorf Grandvaux dient als Fallstudie mit 67 Gebäuden, die einen Wärme-bedarf von 2.300 MWh/Jahr haben. Diese Studie zeigte, dass es möglich war, die Dorfstraßen als Bohrfläche zu nutzen und es optimal ist, die Gebäude in Gruppen von 6-10 zu gruppieren und sie an die Ein-Rohr-Anergie-Schleife anzuschließen, bestehend aus einer einfachen Schleife mit in Serie geschalteten Agenten. Gruppen von 8 geothermischen Sonden sind zwischen den Gebäudegruppen eingeschaltet, was in einem günstigen Verhältnis von etwa 1 Sonde pro Gebäude mit durchschnittlichem Bedarf von 35.000 kWh resultiert. Die in der Studie entwickelten numerischen Simulationen ermöglichten die energetische und hydraulische Modellierung des Netzes und bestätigten seine Lebensfähigkeit über 50 Jahre. Ein Vergleich wurde mit einer Lösung gemacht, bei der jedes Haus seine eigenen Sonden hat, was zeigt, dass 33% mehr Sondenlänge notwendig ist, um die gleichen Bedürfnisse zu erfüllen. In einem zweiten Vergleich mit einem traditionellen zentralisierten FW-System wurde geschätzt, dass die Lösung dieser Studie 25% weniger Sonden, 65% weniger Pumpenergie und 30% weniger elektrische Energie für die gleichen Gebäudeheizbedürfnisse benötigt. Diese Reduzierung der Anzahl der Sonden ist wesentlich und ermöglicht die Implementierung der Anergie-Lösung mit de-zentralisierten Quellen, wenn ein Straßenlängen-zu-Energiebedarfs-Verhältnis von mindestens 0,5 Metern Straße pro MWh Energiebedarf erreicht ist. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Art von CAD5R in der Regel auf Dörfer mit weniger als 2.000 Einwohnern und durchschnittlich weniger als 4-stöckigen Gebäuden angewendet wird. Es wird dort angewendet, wo die Energieintensität gering ist und daher finanziell wenig attraktiv für eine klassische zentralisierte CAD ist und wo individuelle Lösungen aus Platz- oder Lärmschutzgründen nicht im gesamten Dorf umgesetzt werden können. Die Anforderungen und Kosten des Projekts können nun mit der von Planeto entwickelten Software simuliert werden.