Konzept der Energieversorgung

Inhaltsverzeichnis
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1. Rahmenbedingungen
2. Energiebedarf
3. Aufgabe und Ziele des neuen Energiekonzeptes
4. Maßnahmen und Lösung
5. • 4.1 Zurückhaltung bei Energieverbrauch
   • 4.2 Vorgehensweise beim Erstellen des Energiekonzeptes
   • 4.3 Komponenten des Energiekonzeptes
   • 4.4 Wirkungsweise der Energieversorgungsanlage
6. Investitionskosten
7. Blockschaltbild

1. Rahmenbedingungen

• Bewirtschaftete AV-Hütte der Kategorie I, Neubau Niedrigenergiehaus, Holzständerbauweise
  
• 28 Bettenlager, 63 Matratzenlager , 90 Eßplätze auf zwei Gasträume aufgeteilt
  
• Pro Jahr ca. 4.000 Übernachtungen (angestrebt zukünftig mehr), 10.000 Tagesgäste
  
• Öffnungszeit von Mai bis November, zum Jahreswechsel und an Ostern (Summe ca. 204 Tage)
  
• Materialtransport über Forststraße (11 km) und Materialseilbahn (max. 150 kg netto,
  ohne Korb, ca. 250 Höhenmeter)
  
• Verbindungswege nach Bad Tölz, Benediktbeuern, Jachenau, Lenggries, Kochel, Walchensee
  
• Ab Ende der Forststraße ist die Hütte nur zu Fuß über einen Bergweg zu erreichen.
  

2. Energiebedarf

Aus dem reinen Hüttenbetrieb vor dem Hüttenneubau sind die exakten Erfahrungswerte des direkten Energieverbrauches bekannt z.B. für Seilbahnbetrieb, Wasserpumpen, Beleuchtung, Kochen und Waschen. Geheizt wurde überwiegend der Bereich des Hüttenwirtes mit dem Holzherd der Küche (der diente auch für eine geringe Heißwasserversorgung von Küche und Personal). Die 2 Kachelöfen im Gastraum, als einzige verwertbare Heizquellen der Hütte, wurden nur unzureichend genutzt. Zum Kochen diente auch Flüssiggas.
Der indirekte Energieverbrauch des Hüttenbetriebes in umliegender Umgebung, d.h. bis zum Ortsende von Benediktbeuern, z.B. für die Personalfahrten (täglich mindestens 1 Fahrzeug, häufig 2), die täglichen Versorgungsfahrten des Hüttenwirtes für Frischkosteinkäufe und die wöchentlichen Getränkeanlieferung, gekühlt und in Flaschen per LKW, betrug bisher ca. 1700 Liter Treibstoff pro Jahr. Annahmen: 23 km Forststraße mit 500 Höhenmeter pro Fahrt, Tempolimit 30 km/h. Die zusätzlichen Fahrtkilometer pro Einzelstrecke ab Ortseingang bleiben unberücksichtigt.)
Der direkte und indirekte Energiebedarf des Hüttenbetriebes wurden als Ausgangswerte benutzt bei der Planung eines neuen ökologischen Gesamt-Betriebskonzeptes der Hütte und bei der Gestaltung des neuen Energiekonzeptes.
Der tägliche Energiebedarf ist ca. 40 kWh elektrisch und 90 kWh thermisch.

3. Aufgabe und Ziele des neuen Energiekonzeptes

• Argumente der optimalen Wirtschaftlichkeit und der minimalen Investitionskosten dürfen nicht diehöchste Priorität erhalten auch wenn Ökonomie und Ökologie gleichwertig zu bewerten sind.
• Größtmögliche Reduzierung der Gesamtemissionen aus dem Betrieb der Hütte im Sommer und Winter und während der Winterruhe, (Versorgungsfahrten, Personalfahrten, Lärm, Abgase, Abwasser, Müll)
• Einhaltung aller gesetzlichen Auflagen für den Hüttenbetrieb.
• Behaglichkeit der Hütte und ein zufriedenstellendes Versorgungsangebot für die Hüttengäste
  durch intelligente Lösungen.
• Stundenweise Heizung auch während der Saison wegen starker Abkühlung, z.B. nachts, bei schlechtem Wetter und im Wandschatten ab Ende September.
• Ausreichende Kühlung für Lagerung frischer Nahrungsmittel (gegen Ungeziefer geschützt) und Getränkeausschank (vorzugsweise aus Großgebinden).
• Automatisch startbares BHKW mit umweltverträglichem Treibstoff (z.B. Gas) und personenunabhängiger Treibstoffzufuhr.
• 100% Nutzung der Generator Abwärme für den thermischen Energiebedarf der Hütte, keine Notkühlung im Normalbetrieb.
• Geringe Betriebskosten auch während der Winterschließung durch Photovoltaik zur Ladungserhaltung der Batterien.
• Geringe Service Anforderungen durch robuste einfache Einzelgeräte der Energieversorgung.
• Gesicherte Ersatzmöglichkeiten der Einzelgeräte am Ende der Lebensdauer.
• Zuverlässige Redundanz der Aggregate.

4. Maßnahmen und Lösung

In langwierigen Modellrechnungen haben Fachleute gemeinsam den theoretisch besten Lösungsweg ermittelt. Wegen der zusätzlichen Anforderungen wird der Gesamtenergiebedarf kaum abnehmen, aber sich stärker auf den direkten Energiebedarf der Hütte verlagern. Die aufgewendete Energie wird mit höchstmöglichem Wirkungsgrad nach heutigem Stand der Technik optimal genutzt.

Die verwertbare Leistung für die Hütte ist doppelt so groß wie zuvor. Die Emissionen insgesamt sind im Vergleich zu vorher auf 30% reduziert (Trotz Leistungssteigerung!).

Umweltgefährdung durch Transport gefährlicher Güter wird vermieden.

4.1 Zurückhaltung beim Energieverbrauch

Es wurde sorgfältig geprüft, auf welche Energieverbraucher aufgrund der vorhandenen Gegebenheiten verzichtet werden kann, weil alternative Ausweichmöglichkeiten bestehen. Im Falle des Betriebskonzeptes für die Tutzinger Hütte ergab sich folgendes Bild:

Vermeidbare Stromverbraucher

Gerät	Bemerkung
Kaffeeautomat	Gastronomie Aufgußanlage mit kochendem Wasser vom Gasherd
Microwelle	Bei Frischkost und entsprechender Speisekarte nicht erforderlich
Waschmaschine, Wäschetrockner Bügelmaschine	DAV Hütten-Schlafsack Zwang, Restwäsche ist umweltfreundlicher im Tal zu bearbeiten
elektrische Heizöfen	Fußbodenheizung vom BHKW und Holzöfen im Nebengebäude bzw. Selbstversorgerraum
elektrische Kochplatten	Gasküchenherd
elektrische Wassererhitzer	Heißwasser aus dem Wärmespeicher, kochend Wasser vom Gasherd
Geschirrspüler mit Heizung	Heißwasser aus dem Wärmespeicher über das Hausnetz (Der Wärmespeicher wird vom BHKW geladen)

Unverzichtbare Stromverbraucher

Gerät	Verbrauch	Bemerkung
Materialseilbahn	1 bis 4 kWh Drehstrom	ca. 4 Fahrten täglich
Trinkwasserpumpen	2 x 0,4 kW Drehstrom
Entkeimung	0,72 kWh / Tag
Kältetechnik	3 x 0,7 kW Drehstrom	1 von 3 abwechselnd in Betrieb, 14 Stunden täglich
Heizung/Warmwasser	0,3 kW	Dauerlast
Telefonumsetzer, Rauchmelder, Bergwacht, Notbeleutungsanlage	0,3 kW	Grundverbrauch
Staubsauger	0,9 kWh
Jauchenpumpe	2 kWh Drehstrom	1 x jährlich zum Saisonende
Lüfter (Küche), kleinere Küchengeräte	0,3 - 0,5 kW	bedarfsweise bei Hochbetrieb 2 Stunden
Heißwasser Geschirrspüler	0.3 kW Drehstrom	bei Hochbetrieb ca. 2 Stunden pro Tag

4.2 Vorgehensweise beim Erstellen des Energiekonzeptes

• Gemeinsam mit dem Hüttenwirt wurde ein Betriebskonzept für die Tutzinger Hütte entwickelt. Täglich wiederkehrende Arbeiten sind in einem Zeitplan mit optimierten Arbeitsabläufen so organisiert,daß Energiesparen und ökologische Nachhaltigkeit besonders berücksichtigt werden.
  
  
• Alle Planungsgrößen wurden aus
• • den Erfahrungswerten,
  • den veränderten Betriebsgrößen und
  • den Herstellerempfehlungen
  • sorgfältig ermittelt und in der Dimensionierung der gesamten Energieversorgung mit ausreichender Reserve berücksichtigt.
    
    
• Bei allen eingesetzten Geräten wurde der Einsatzfall mit dem Hersteller detailliert abgesprochen und die Vorgaben des Herstellers wurden befolgt.
  
  
• Einsatz einfacher, handelsüblicher Industriegeräte mit Serviceleistung und Ersatzteileversorgung in nächster Umgebung. Wartungsfreundlichkeit, Robustheit und Einfachheit der Module haben Vorrang vor hohen Wirkungsgraden mittels teurer Elektronik. Nach Möglichkeit wurde auf Elektronik verzichtet.
  
  
• Planerische Gleichverteilung der Verbraucher auf die 3 Phasen, Vorrangschaltung der Verbraucher nach Wichtigkeit, Generatorbetrieb möglichst mit Vollast.
  
  
• Vorkehrungsmaßnahmen in den elektrischen Sicherungskreisen, daß keine unerwünschten Verbraucher ans Netz angeschlossen werden können.
  
  
• Erfassen, Aufzeichnen und regelmäßiges Auswerten aller wichtigen Verbraucher in den jeweiligen Zuleitungen durch Verbrauchszähler und Betriebsstundenzähler).
  
  
• Für unverzichtbare Funktionen sind Ersatzaggregate vorhanden (Notstromgenerator, Kachelofen, Ersatzgleichrichter, Gastherme, 3 Öfen für feste Brennstoffe, eine Kochgelegenheit für Flaschengas).
  
  
• Alle Installationsarbeiten wurden nur von Fachbetrieben ausgeführt, denen auch die professionelle Jahreswartung übertragen wird.
  
  

4.3 Komponenten des Energiekonzeptes

Talstation der Materialseilbahn,
Gastank, Gasschlauchleitung erkennbar

• Primärenergie / Gasversorgung: Propan Flüssig Gas (LPG), 6400 Liter Gastank an der Talstation (1100 m), Befüllung mit normalen Tankwagen über Forststraße, Versorgung der Hütte über Schlauch-Freileitung `` DN 20, NP 100, Länge ca. 600 Meter und 250 Höhenmeter, Aufhängung mit Stahlseil an Seilbahnstützen, Vordruck-Regelung 500 - 700 mbar, Enddruck-Regelung an der Hütte für Küche und BHKW,
  
• Blockheizkraftwerk (BHKW) der Firma EAW in Westenfeld, 230 / 400 V Drehstrom Synchrongenerator, Leistung ca. 7,5 kVA elektrisch und 18 kW thermisch, Ford 4 Zylinder Ottomotor mit Saugklappenregelung, zur Schallentkopplung auf Dämmfilz montiert, Schallabgabe 60 dBA, Propangasbetrieb (max. 50 min. 30 mB), Wärmetauscher mit Kondensatfalle/ -Ablauf, 24 V Lichtmaschine für Startbatterie (Startautomatik) und Regelungsspannung, zusätzlich Netzladegerät, potentialfreie Störungsmeldung, Stamford Drehstrom-Synchrongenerator, Kondensatpumpe, 70 mm Kunststoff Abgasrohr
  
• Wärmespeicher (ca. 500 kW) 2 Föbi`` Schichtspeicherkessel zu je 3800 Liter speichern
  100% der thermischen Energie aus der Stromerzeugung für alternierende Verwendung im Betrieb der Hütte.
  
• Ladegleichrichter: Automatische Regelung, Eingangsspannung 230 / 400 V AC, 40 A, Ausgangsspannung 48 V, 45 A DC
  

4.4 Wirkungsweise der Energieversorgungsanlage

• Die neu installierte Anlage hat 3 bidirektionale Wechselrichter an einem 48V/1200Ah Batterieblock (Akkumulatoren). Die drei Wechselrichter sind so zueinander synchronisiert, daß in der Hütte ein Drehstromnetz aufgebaut wird. Die Wechselrichter können dabei jeweils eine Leistung von 4,5 kWp permanent übertragen. Ab einer genau eingestellten Werteschwelle werden dann das Blockheizkraftwerk (BHKW) oder ggf. das Dieselaggregat zugeschalten.
• Die Wechselrichter sind so eingestellt, daß das BHKW immer im optimalen Wirkungsgradbereich läuft. Wenn mehr Energie benötigt wird, als das BHKW liefern kann, dann übernehmen die Wechselrichter die zusätzlich benötigte Leistung vom Batterieblock. Wird weniger Energie gebraucht, als das BHKW liefert, dann werden die Batterien über die Wechselrichter geladen.
  
• Alle Komponenten kann der Hüttenwirt auch manuell schalten. Dabei sind die Komponenten über Doppelschalter so geschaltet, daß jede (BHKW, Wechselrichter, Diesel) auch unabhängig von den anderen die Hütte versorgen kann.
• Alle Komponenten sind Standardausrüstung, keine Sonderanfertigung. Eine auf dem Hüttendach montierte Photovoltaik-Anlage unterstützt das BHKW, ist aber vor allem im Winter von Nutzen, wenn die Hütte nicht bewirtschaftet ist. Ihre Leistung reicht aus, um die Batterien pflegend zu laden.
  
  
  

5.Investitionskosten

Nur für einen Teil der anfallenden Tätigkeiten konnten pauschale Rahmenverträge abgeschlossen werden. Regieaufträge wurden vergeben z.B. für Maurerarbeiten zur Gasleitung (Fundamente Gastank, Tragseilverankerung etc) Verlegung der Schaltschränke, Erweiterung der Regeltechnik, Serviceleistungen und kleinere Ergänzungen. Besonders erschwerend war hierbei, daß die Versorgungstechnik (Seilbahn, Trinkwasser, Kraftstrom) gleichzeitig ohne Unterbrechung aufrecht erhalten werden mußte.

6. Blockschaltbild der Energieversorgung

Entwurf: Ingenieurbüro Dipl.-Ing. Phys. Michael Berger, Garmisch-Partenkirchen
gezeichnet: Ulf Schreglmann