Zukunftssichere Wärmeversorgung für Wasserwerk

Das neue See­wasser­w­erk in Ipsach pro­duziert zukün­ftig Trinkwass­er für 70.000 Per­so­n­en in der Region Biel/Nidau im Schweiz­er Kan­ton Bern. Das beste­hende (alte) See­wasser­w­erk hat nach fast 50 Jahren seinen Dienst getan und wird durch ein neues erset­zt, um den gestiege­nen Anforderun­gen an eine mod­erne Wasserver­sorgung gerecht zu wer­den. Für das See­wasser­w­erk am Biel­ersee stellte sich die Frage, wie die Wärme­bere­it­stel­lung in Zukun­ft sin­nvoll erfol­gen kann. Dazu wurde das Inge­nieur­büro EPRO beauf­tragt, das für die Pla­nung und Umset­zung der Gew­erke HLKS und GA ver­ant­wortlich ist.

Eine zen­trale Anforderung an die zukün­ftige Energiev­er­sorgung ist, dass die Abwärme der beste­hen­den Not­strom- und Ozon­isierungsan­la­gen genutzt wird, um den Wärmebe­darf für Raum- und Hal­len­heizung, Brauch­warmwass­er und für indus­trielle Prozesse auf unter­schiedlichen Tem­per­atur­niveaus zu deck­en. Zwei alte See­wasser­beck­en ste­hen zur Spe­icherung der ther­mis­chen Energie zur Verfügung.

In der ersten Phase der Pla­nung analysierte EPRO gemein­sam mit dem Kun­den die Bezugspro­file im Jahresver­lauf, um eine real­is­tis­che Ein­schätzung zu erhal­ten. Im näch­sten Schritt erfol­gte eine Abschätzung des Wärmeein­trags durch die Not­strom- und Ozon­isierungsan­la­gen über das gesamte Jahr hin­weg. In einem drit­ten Schritt wur­den die Wärme­ver­brauch­er und ‑quellen in der Sim­u­la­tion­ssoft­ware Poly­sun von Vela Solaris detail­liert dargestellt. Dabei wur­den auch die ther­mis­chen Großspe­ich­er sowie der Ein­satz ein­er 150 Kilo­watt Wärmepumpe als Back­up-Sys­tem in ein­er umfassenden Gesamt­be­tra­ch­tung berücksichtigt.

Die Analyse der in Poly­sun erstell­ten Basis­vari­ante zeigte ver­schiedene Opti­mierungsmöglichkeit­en auf:

• zusät­zliche Ver­brauch­er kön­nen einge­bun­den wer­den, da die Wärmeein­träge deut­lich die ‑aus­träge übersteigen
• das Brauch­warmwass­er sollte ide­al­er­weise mit einem Wärmepumpen-Boil­er bere­it­gestellt werden
• die Dimen­sion­ierung der Wärmepumpe kann reduziert werden
• auch bei der Dimen­sion­ierung der Spe­ich­er gibt es Potential

In der näch­sten Phase hat EPRO die Opti­mierungsmöglichkeit­en – wiederum in Poly­sun – simuliert, die Pla­nungs­grund­la­gen im Detail über­prüft und für eine Sen­si­tiv­itäts­be­tra­ch­tung auf­bere­it­et, damit selb­st bei kon­ser­v­a­tiv­en Annah­men bei der Abwärme eine zuver­läs­sige Energiev­er­sorgung sichergestellt ist.

Im weit­eren Pro­jek­tver­lauf wurde das Opti­mierungspo­ten­tial durch EPRO gemein­sam mit dem Pro­jek­t­team sukzes­sive erschlossen. Weit­ere Wärme­bezieher wur­den in die Energiev­er­sorgung einge­bun­den. So wurde die ursprünglich geplante elek­trische Tem­per­aturhal­tung der Not­stro­man­la­gen auf eine ther­mis­che Tem­per­aturhal­tung umgestellt und eine Beheizung der Werk­statt vorgesehen.

Für den Wärmeein­trag der Ozonierungsan­lage wurde in ein­er Sen­si­tiv­itäts­be­tra­ch­tung ein kon­ser­v­a­tives Szenario hin­ter­legt. Der so gestiegene Nutzen­ergiebe­darf von 150 Prozent und gesunkene Wärmeein­trag von 63 Prozent wurde im Poly­sun-Mod­ell aktu­al­isiert hin­ter­legt und die simulierte Anlage deut­lich verklein­ert – nur ein statt zwei Spe­ich­er und Wärmepumpe mit ein­er Leis­tung von 50 anstatt 150 Kilo­watt. Die Sim­u­la­tion zeigte, dass die Energiev­er­sorgung auch mit der red­i­men­sion­ierten Anla­gen­größe ganzjährig zuver­läs­sig sichergestellt wer­den kann. Der zweite Spe­ich­er wird dabei eine Redun­danz­funk­tion übernehmen.

Der Ein­satz von Sim­u­la­tion in der Pla­nung führt dazu, dass die Energiev­er­sorgung des See­wasser­w­erks in Ipsach nun deut­lich effizien­ter gestal­tet wer­den kann:

• die Abwär­menutzung kon­nte um 150 Prozent gesteigert werden
• die Wärmepumpen­leis­tung kon­nte um 66 Prozent reduziert werden
• bei dem Spe­icher­vol­u­men kon­nte ein Einspar­po­ten­tial von rund 30 Prozent aufgezeigt werden.

So schont dies auch das Bud­get mit sub­stanziell tief­er­en Investi­tions- und Betriebskosten.