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VISION WIRD WIRKLICHKEIT: Weltweit erste energieautarke Produktions- und Lagerhalle Referent: Andreas Müller
VISION WIRD WIRKLICHKEIT: Weltweit erste energieautarke Produktions- und Lagerhalle
Referent: Andreas Müller
EINLEITUNGAlois Müller Memmingen
ENERGIEAUTARKE LAGER- UND PRODUKTIONSHALLEVom Konzept zur Umsetzung
AUSBLICKGreen Factory Allgäu
DIE ALOIS MÜLLER GMBH
Das Unternehmen steht für ganzheitlicheLösungen und betreut Kunden europaweit.
Von der Entwicklung, Planung, Bau & Steuerungbis hin zu umfangreichen Energiemanagement.
Wir verantworten komplexe Energiesysteme zumBeispiel bei Aston Martin in England, der SGLArena in Augsburg oder dem Airport Memmingen.
DAS GESAMTKONZEPT: DIE IDEE
Die Energie kommt ganzjährig über die Photovoltaikanlage als Strom ins Gebäude und wird über eine Wärmepumpe in Wärme und Kälte umgewandelt.
Überschüssig gewonnene Sonnenenergie wird in einer „Batterie“ gespeichert.
Es gibt 3 Speicher-Arten:- Strom-Batterie- Wärme-Speicher (Beton)- Kälte-Speicher (Beton)
DAS GESAMTKONZEPT
BETONKERNAKTIVIERUNG
Aufgrund der recht hohen verfügbaren Leistung wird ein Rohrabstand mit Vz 30 gewählt, da sich die Leistung durch die tiefe Lage der Rohr-leitungen nicht stark verändern wird.
Die Industriehalle mit einer Grundfläche von2800 m² wird beheizt über eine Industriefuß-bodenheizung.
Berechnung: Betonbodenplatte 25 cm mit Rohrregister Vz 30 Perimeterdämmung 10 cm Betonspeicherplatte 50 cm mit 2 Rohrregistern, Abstand von OK Platte = 11 und 39cm
BETONKERNAKTIVIERUNG
Abgeleitet von der Wärmebedarfsberechnung,wurde folgende Auslegung festgelegt: Betondecke 250 mm mit Rohrregister Vz 300 ca. 20 cm Betonüberdeckung Leistung bei 30º C mittlerer Medientemperatur
42 W/m² Leistung bei 35º C mittlerer Medientemperatur
60 W/m²
Erdreich: Leistungsberechnung bei 35º C mittlerer
Medientemperatur Raumtemperatur = 18º C
DAS KONZEPT DES SPEICHERS
Der Zwischenspeicher soll kein klassischerAkkumulator sein.
Die Idee: Ein Rohrregister aus Uponor- Rohren,auf verschiedenen Ebenen in einer Betonplatteunter dem Bauwerk im Erdreich.Dieses speichert die Wärme bei Energie-überschuss und führt bei Bedarf die Wärmewieder in das System zurück.
DAS KONZEPT DES SPEICHERSBEI ENERGIEÜBERSCHUSS
In den Sommermonaten wird durch die Photovoltaikanlageüberschüssige Energie produziert.Diese wird zum Erwärmen von Wasser genutzt, das seineWärme und somit Energie an den Betonkern abgibt.Hierbei erwärmt sich der Beton auf ca. 40 - 50º C.
DAS KONZEPT DES SPEICHERSBEI BENÖTIGTER ENERGIE
Wird für die Kühlung oder Erwärmung der Halle mehr Energie benötigt, als durch diePhotovoltaikanlage produziert wird, gibt der Betonkern seine Energie an die Bodenplatte im Gebäude ab.
DAS KONZEPT DES SPEICHERSDER AUFBAU
In einem Bereich von 1000 m² Fläche wird unterhalb der Bodenplatte eine 2. Betonplattemit 50 cm Dicke eingebracht.
2 Rohrregister auf 2 verschiedenen Ebenen.Diese dienen dazu, überschüssige Wärme in die Betonplatte abzuleiten und zu speichern.
DAS KONZEPT DES SPEICHERSLEISTUNGSDATEN
Darüber hinaus kann hier das darunterbefindliche Erdreich weitere Wärme mitaufnehmen.Die Wärmeleistung ist ausreichend dasGebäude bei einem geschätzten Wärmebedarfvon ca. 35 W/m² für mehr als 50 h unter Volllastzu beladen.Im Normalfall, wenn mit Teillasten geladen wird,ist davon auszugehen, dass die Leistung desSpeichers ausreicht, um die Halle im Winterca. 3-6 Tage zu beheizen.
DAS KONZEPT DES SPEICHERSLEISTUNGSDATEN
Bei einem Temperaturbereich der Speicher-platte von 20-40º C ist der Speicher in derLage eine Wärmeleistung von ca. 5 MWhaufzunehmen.
Diese Aufladung ist nach einer Beladungvon ca. 40 h bzw. 5 Tagen á 8 h in die Beton-platte erreicht.
DAS ERGEBNIS
Somit kann jetzt auch bei reduzierter Solar-energie der gesamte Energiebedarf durch diePhotovoltaikanlage gedeckt werden.
Das Gebäude wird 365 Tage im Jahr durchSonnenenergie versorgt – auch an denTagen, an denen die Sonne "nicht scheint".
Daraus ergibt sich eine fast vollständigeUnabhängigkeit zu den Energielieferantenund den damit schwankenden Energiepreisen.
DIE UMSETZUNG
Neben der Unabhängigkeit von Energielieferanten steht die Wirtschaftlichkeit bei diesem Konzept im Mittelpunkt.
Die Anlage ist ab dem ersten Tag rentabel und benötigt keine langen Amortisationszeiten.
Neben einer Edelstahl-, Blech- und PE-Werkstatt, befindet sich auch unsere neue Lehrlingswerkstatt in der Produktions- und Lagerhalle.
DIE UMSETZUNG DES SPEICHERS
Bei diesem Zwischenspeicher handelt es sichum eine mit einem 8.000 Meterlangen Rohrregister aus Uponor- Rohren,auf verschiedenen Ebenen versehene Beton-platte unter dem Bauwerk im Erdreich.
DIE UMSETZUNG
Im Überblick: Gesamtbaukosten: ca. 3 Mio. € Baukosten für Beton-Speicher: ca. 80.000 € Bauzeit: August 2011 – Juli 2012 Grundstück: 10.000 qm Halle: 2.800 qm Heizleistung: 160 kW
Energielieferanten: Photovoltaikanlage: max. 350 kW Betonkernaktivierung Energiequellen aus Erdreich: Brunnenanlage Wärmerückgewinnung: Abwärme der
Maschinen (z.B. Laser) und Kompressoren
DIE UMSETZUNG DES SPEICHERS
DIE UMSETZUNG DES SPEICHERS
DIE UMSETZUNG DER PV-ANLAGE
DAS ERGEBNIS
UNGERHAUSEN WIRD GREEN FACTORY ALLGÄU
Zielsetzung Green Factory: Steigerung der Energieeffizienz durch innovative Fabrik
Green Factory Allgäu am Produktionsstandort Ungerhausen: Transparenz über Energieverbrauch in höchster Granularität Dezentrale Energiegewinnung über Photovoltaikanlagen &
Erdwärme Dezentrale Energiespeicherung (Betonpuffer für Wärme & Kälte) Leitsystem für Energiemonitoring & Reporting (inkl. Prognose) IT-Systeme für energieeffiziente Produktionsplanung und
-steuerung
UNGERHAUSEN WIRD GREEN FACTORY ALLGÄU
Die Produktionsanlagen werden erweitert:
Feingranulare Energiemess-Sensorik für Monitoring => Planung und Steuerung in der Fabrik
Wärmerückgewinnungskomponenten für die Laserschneidanlage und Kompressoren (Abb.)
Platzsparendes, vollautomatisches Hochregallager Platzsparendes, halbautomatisches Langgutlager Elektrostapler für innerbetriebliche Transporte Energieeffiziente Laserschneidanlage
UNGERHAUSEN WIRD GREEN FACTORY ALLGÄU
Neben den ressourceneffizienten Produktionsmitteln sollen nachstehende Module zur Energiegewinnung installiert werden:
Photovoltaikanlage mit Reinigungssystem (gegen Vereisung / Verschmutzung)zur dezentralen Stromerzeugung
Erdwärmepumpe zur dezentralen Gewinnung von Wärmeenergie
UNGERHAUSEN WIRD GREEN FACTORY ALLGÄU
Für die dezentrale Speicherung von elektr. Strom und Wärme sind folgende Systeme vorgesehen:
Batteriespeicher zur Zwischenspeicherung von elektrischem Strom
Betonpuffer zur Wärmespeicherung Luftzerlegungsanlage zur Herstellung von
Schneidgasen (z. B. Stickstoff)aus überschüssiger regenerativer Energie
Vollentsalzungsanlage zur Herstellung von entsalztem Wasser
Wärme- und Kältespeicher
UNGERHAUSEN WIRD GREEN FACTORY ALLGÄU
Zur vernetzten Planung und Steuerung beim Betrieb dieser Systeme kommen folgende Elemente zum Einsatz:
Prognosesystem zur Vorhersage der dezentralen Energie-erzeugung
MES-System für eine energieeffiziente Produktionssteuerung ERP-System für eine energieeffiziente Produktionsplanung Gebäudeleittechnik zur Steuerung der Technischen
Gebäudeausrüstung Die Räumlichkeiten der Fabrik werden mit einer tageslicht-
adaptiven LED-Beleuchtung sowie mit Heiz- und Kühldecken ausgestattet.
UNGERHAUSEN WIRD GREEN FACTORY ALLGÄU
Die Realisierung der Green Factory lässt die Hebung folgender Potenziale zur Umweltentlastung im station-ären Betrieb einer Fabrik am Standort Deutschland zu:
Signifikante Erhöhung der Energieeffizienz Erhebliche Verringerung von Emissionen Vermeidung von Emissionen durch dezentrale
Energieerzeugung Vermeidung von Verlusten bei Energietransport Erhöhung der Flexibilität durch einen intelligenten
Energie-Einsatz (klimaneutral)
FAZIT
Solch ein System ist bisher einzigartig.
Das Konzept wurde durch die Alois Müller GmbH und die Uponor GmbH zusammen entwickelt und berechnet.Alle relevanten Daten dieser Musteranlage werden aufgezeichnet, kontrolliert und dokumentiert.Diese Auswertungen erfolgt unter anderem durch das Fraunhofer IWU Augsburg und die TU München / iwbAnwenderzentrum Augsburg
Die Halle in Ungerhausen wird somit ein Pilotprojekt, von deren Funktionalität sich Interessierte überzeugen können.
ENDE.
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
