Heizen mit Fernwärme
kurz erklärt.
Die Funktionsweise der Fernwärmeversorgung ist mit einer riesigen Zentralheizung zu vergleichen. Statt in jedem Gebäude einzeln, wird für eine ganze Region die Wärme zentral erzeugt. Häufig wird Abwärme, zum Beispiel aus der Verbrennung von Abfall oder von industriellen Prozessen, verwendet. Durch die Nutzung von bereits vorhandener Abwärme (nach der Turbinierung im Tiefenwärmekraftwerk) wird das Heizen mit Fernwärme ökologisch. Neben der Raumheizung und Warmwasseraufbereitung kann Fernwärme auch den Wärmebedarf von Lüftungs- und Klimaanlagen oder industriellen Prozessen decken.
Bei der zentralen Wärmeproduktion wird Wasser für das Fernwärmenetz aufgeheizt. Das heisse Wasser wird über ein gut isoliertes Rohrleitungsnetz zu den Kundinnen und Kunden transportiert. Dort wird dem Wasser die Wärme entzogen und an das Heizungsnetz des Gebäudes übergeben. Das abgekühlte Wasser fliesst zur Wärmequelle zurück und wird dort wieder aufgeheizt.
Die Abwärme aus dem Tiefenwärmekraftwerk wird genutzt und in das Fernwärmenetz eingespiesen.
Anwendungsfälle für Fernwärme:
- Heizen von Gebäuden / Wohnungen
- Heizen von Einkaufszentren
- Treibhäuser / Tropenhäuser
- Prozesse in Industrie
- Fischzucht
- Schwimmbäder
Kühlen mit Fernkälte
kurz erklärt.
Fernkälte bezeichnet die zentrale Bereitstellung von gekühltem Wasser oder Kälteenergie über ein Netzwerk von Rohrleitungen. Sie wird genutzt, um Gebäude, Industrieanlagen und andere Einrichtungen effizient zu kühlen, ohne dass jedes einzelne Objekt eine eigene Kälteanlage benötigt. Fernkälte bietet Vorteile wie Energieeinsparungen, reduzierten Platzbedarf und eine umweltfreundlichere Kälteerzeugung.
Begriffserklärung: Was ist Fernkälte?
Fernkälte in der SHK-, Kälte- oder Energiebranche bezeichnet die Bereitstellung von Kälteenergie, die zentral erzeugt und über ein Netzwerk von Rohrleitungen zu verschiedenen Verbrauchern transportiert wird. Dabei erfolgt die Kälteerzeugung in einer Adsorptionskältemaschine (die die Abwärme in Kälte umwandelt). Fernkälte wird vor allem zur Kühlung von Gebäuden, industriellen Prozessen und öffentlichen Einrichtungen eingesetzt.
Anwendungsbeispiele:
- Klimatisierung von Gebäuden: Fernkälte ermöglicht die effiziente Klimatisierung grosser Gebäudekomplexe wie Bürogebäude, Einkaufszentren oder Spitäler, indem die Kälteenergie über das Fernkältenetzwerk verteilt wird.
- Industrielle Prozesse: In industriellen Anlagen, in denen Kühlung benötigt wird, kann Fernkälte als effiziente und umweltfreundliche Lösung eingesetzt werden, um die Prozesse aufrechtzuerhalten und Produktionsanlagen zu kühlen.
- Öffentliche Einrichtungen: Fernkälte kann auch in öffentlichen Einrichtungen wie Schwimmbädern, Eisbahnen oder Kühllagern eingesetzt werden, um die erforderliche Kälteenergie bereitzustellen.
Vorteile von Fernkälte:
- Energieeffizienz: Durch die zentrale Kälteerzeugung und den Transport der Kälteenergie über das Netzwerk können Skaleneffekte genutzt werden, was zu einer höheren Energieeffizienz im Vergleich zu dezentralen Kühlsystemen führt.
- Umweltfreundlich: Fernkälte ermöglicht die Verwendung umweltfreundlicherer Kältemittel und die Integration erneuerbarer Energien in den Kälteerzeugungsprozess, was zu einer Reduzierung der Treibhausgasemissionen führt.
- Flexibilität und Zuverlässigkeit: Durch das Fernkältenetzwerk können Verbraucher flexibel auf ihren Kältebedarf zugreifen, und die zentrale Kälteerzeugung gewährleistet eine zuverlässige Versorgung mit Kälteenergie.
Quelle: Funktionsweise Kaltwassersätze mit freier Kühlung - THERMO-TEC Klimageräte GmbH
Anwendungsfälle für Fernkälte:
- Kühlen von Gebäuden / Wohnungen
- Kühlen von Einkaufszentren
- Treibhäuser / Tropenhäuser
- Prozesse in Industrie
- Eisbahnen
Tiefste Mine der Welt
Die tiefste Mine der Welt (Gold): Mponeng Mine ist in South Africa und hat eine Tiefe von 3'777 Meter
Mponeng Gold Mine, Gauteng - Mining Technology (mining-technology.com)
Fündigkeitsrisiko bei Geothermieprojekten
Das Fündigkeitsrisiko bei geothermischen Bohrungen ist das Risiko, ein geothermisches Reservoir mit einer (oder mehreren) Bohrung(en) in nicht ausreichender Quantität oder Qualität zu erschliessen.
Die Quantität wird dabei über die thermische Leistung, die mit Hilfe einer Bohrung erreicht werden kann, definiert. Diese Leistung P ist proportional zur Förderrate Q und der Temperatur T:
Fündigkeitsrisiko beim Tiefenwärmekraftwerk ist ausgeschlossen
Über die Technologie eines Rohrwärmetauschers schliesst das Tiefenwärmekraftwerk dieses Fündigkeitsrisiko aus. In einer Tiefe von 10'000 Meter sind in den Breitengraden der Schweiz / Deutschland Temperaturen von 300°C zu erwarten. Das Gestein ist in dieser Tiefe Granit. Über Slim Hole Bohrungen (Durchmesser 5 cm) und eingezogenen Rohren / Rohrwärmetauscher lässt sich dadurch die Leistung eines solchen Tiefenwärmekraftwerks genau planen.
Geothermietechnologien
Geothermie ist eine der wichtigsten Wärmequellen unseres Planeten und wird zur Versorgung von Einfamilienhäusern, Fernwärmenetzen als auch zur Stromgewinnung eingesetzt. Unter der Oberfläche unserer Erde befindet sich eine gewaltige, praktisch unerschöpfliche Energiequelle: Die Geothermie. 99 % des Erdinneren sind heisser als 1'000 °C. Und selbst die verbleibenden 1 % sind noch einmal wieder 99 % heisser als 100 °C. Geothermie, die Wärme unseres Planeten, reicht aus, um damit den Energiebedarf aller Menschen um etwa das 2.5-fache zu decken. Genutzt wird Geothermie bislang nur vergleichsweise wenig. Dennoch könnte die Geothermie einen wichtigen Beitrag zur Lösung unserer Energieprobleme leisten. Erprobte und wirtschaftliche Technologien stehen dafür zur Verfügung.
Unter Geothermie versteht man die Nutzung der Erdwärme zur Gewinnung von Strom, Wärme und Kälteenergie. In der Geothermie wird zwischen tiefer und untiefer Geothermie unterschieden. Die untiefe Geothermie nutzt die Wärmereservoire in den obersten 400 Metern der Erde zum Heizen mittels Wärmepumpen. Diese Nutzung ist in der Schweiz weit verbreitet und technisch ausgereift. In den meisten Fällen kommen Wärmepumpen zum Einsatz. Um den Strombedarf für Heizzwecke zu senken, müssten vermehrt tiefere Wärmesonden zum Einsatz kommen.
Bei der tiefen Geothermie wird zwischen hydrothermaler und petrothermaler Geothermie unterschieden. Die hydrothermale Geothermie nutzt Heisswasserressourcen, die in wasserführenden Gesteinsschichten vorkommen. Diese können ab einer Temperatur von 80 bis 100°C zur Wärme- und Stromerzeugung verwendet werden, im Schweizer
Mittelland bedeutet dies ab einer Tiefe von etwa 3 Kilometern. Bei der petrothermalen Geothermie werden heisse, überwiegend trockene respektive gering durchlässige Gesteine in einer Tiefe von 5'000 Metern und mehr erschlossen. Die in diesen Tiefen herrschenden höheren Temperaturen von über 200°C ergeben für die Stromerzeugung entscheidend höhere Wirkungsgrade.
Im Gegensatz zur Nutzung der untiefen Geothermie spielt die Stromerzeugung mittels geothermischer Ressourcen in grossen Tiefen in der Schweiz heute noch keine Rolle. Anders ist dies in den traditionellen Geothermie-Ländern wie den Philippinen, Indonesien, Italien, den USA, El Salvador und Island. Dort sind die geologischen Verhältnisse günstig und
die Temperaturzunahme in der Tiefe ist gross.
Nutzung geothermischer Ressourcen:
a) Die linke Seite der Grafik zeigt die Nutzung der untiefen Geothermie (Niedertemperatur-Geothermie). Sie dient der Wärmegewinnung mittels Erdwärmesonden fürs Heizen. Bei Vorlauftemperaturen unter 50° Celsius kommen zusätzlich Wärmepumpen zum Einsatz.
b) Die rechte Seite der Grafik illustriert die Nutzung der tiefen Geothermie (Hochtemperatur-Geothermie) primär zur Stromgewinnung. Der linke Teil der Abbildung zeigt die Nutzung eines hydrothermalen Reservoirs gemäss dem Beispiel St. Gallen, der rechte Teil der Abbildung die Nutzung eines petrothermalen Reservoirs so wie es in Basel geplant war. Bei hydrothermalen Systemen kann die natürlich vorhandene Wasserdurchlässigkeit und das hydrothermale Wasser genutzt werden. Bei petrothermalen Systemen wird die Durchlässigkeit künstlich erhöht und ein lokaler Wasserkreislauf wird injizie
Quelle: Akademien der Wissenschaften Schweiz / E. Kissling ETH Zürich