Stadtwerkszentrale München – Erweiterung Gesamtkälteverbund GKV
Effizienz und Ausfallsicherheit im Gesamtkälteverbund
Zielsetzung
Die Stadtwerke München schließen am Hauptstandort in der Emmy-Noether-Str. 2 bis zum Jahr 2022 weitere Gebäude an ihren Gesamtkälteverbund (GKV) an. Die Abnehmerstruktur besteht dann aus Rechenzentren, Leitwarten der Verkehrsbetriebe sowie Büroklimatisierung. Der Mehrbedarf Kälte ist durch zusätzliche Anlagen zu decken.
Ziel war es unter Berücksichtigung der Bestandssituation und verschiedenen Ausfallszenarien, die zusätzlich notwendige Kälteleistung zu bestimmen und sicherzustellen, dass die kritischen Abnehmer weiterhin sicher mit Kälte versorgt werden konnten.
Herausforderungen
Die Herausforderung des Projekts „Erweiterung Gesamtkälteverbund“ bestand darin, dass der Standort und somit auch die Kälteerzeugung über die Jahre gewachsen und erweitert wurde. So wurde in früheren Projekten, die Team für Technik GmbH gemeinsam mit den Stadtwerken München umgesetzt hatten, eine Grundwasserreinigungsanlage in die Kälteversorgung integriert (hier bitte den Fachartikel verlinken). Diese bestehenden innovativen Ansätze der Kälteerzeugung wurden aufgegriffen und mit zusätzlichen innovativen Ansätzen erweitert.
Eine weitere Herausforderung bestand in der Anpassung des bestehenden Regelkonzepts und der Hierarchie der vorhandenen Anlagen. Durch die komplexe Abnehmer- und Erzeugerstruktur musste sich intensiv mit der bestehenden Regelungstechnik auseinandergesetzt werden, um eine den Anforderungen entsprechende Steuerung der Anlagen nach der Erweiterung zu gewährleisten.
Lösungen
Der zusätzliche Kältebedarf beträgt 600 kW.
Analysen und Betriebsauswertungen der Grundwassernutzung des Grundwasserreinigungssystems (Funnel & Fate-System) und der Netztemperaturen ergaben Ansatzpunkte für die vorteilhafte Integration eines neuen Erzeugers. Die Auswertungen zeigten Optimierungspotential bezüglich der thermischen Nutzung des Grundwassers. Gemäß der wasserrechtlichen Genehmigung kann die thermische Nutzung bis zu einer Temperaturerhöhung von 5 Kelvin und einer maximalen Erwärmung auf 20°C erfolgen. Dieses Potential wurde im Bestand nicht vollständig ausgeschöpft. Die Rücklauftemperaturen des Netzes von ca. 16°C und die saisonalen Grundwassertemperaturen von 12°C bis 17°C (s. Abb. 4) waren die begrenzenden Faktoren.
Rückkühlung der zusätzlichen Kältemaschine mit Grundwasser des Funnel & Gate-Systems versprach Optimierung der Nutzung und Maximierung des Wirkungsgrades der Erzeugung durch niedrige Rückkühltemperaturen. Aufgrund der beengten räumlichen Verhältnisse in der bestehenden Zentrale wurde ein Grundwasserwärmeübertrager so umgerüstet, dass er je nach Betriebsfall entweder zur Vorkühlung des Netzes oder zur Rückkühlung der Kältemaschine genutzt werden kann. Dadurch konnte die Temperaturdifferenz zwischen Rückkühlseite und Kaltwasserseite niedrig bleiben (Kaltwasserseite 12/18°C, Rückkühlseite 20/26°C). Der Wirkungsgrad (EER) der Kältemaschine verbessert sich dadurch. Es wurde eine magnetgelagerte, ölfreie Turboverdichtermaschine ausgewählt, die bei geringen Temperaturunterschieden besonders effizient läuft.
Zur Absicherung wurden für den Notbetrieb zusätzlich Rückkühlwerke installiert, die bei Ausfall des Funnel & Gate-Systems die Rückkühlung übernehmen können. Als Nebeneffekt wurde dadurch auch die Kapazität der freien Kühlung über die Rückkühlwerke erhöht. Durch einen hohen Aufwand in den frühen Leistungsphasen mit einer intensiven Bestandsaufnahme und einer detaillierten Analyse des aktuellen Regelkonzepts konnte darauf aufbauend die Grundlage für die reibungslose Umsetzung des Projekts geschaffen werden.
Nutzen
Energieeffizienz
Bei den Planungen standen immer die vorhandenen Ressourcen sowie bestehende Anlagen im Vordergrund. Diese wurden genutzt und optimal in die Kälteversorgung integriert. Dort, wo eine maschinelle Kühlung notwendig war, wurde die Technologie so gewählt, dass eine sehr hohe Effizienz erzielt wird und die Anlage unter den gegebenen Betriebsbedingungen einen Wirkungsgrad (EER) von bis zu 14 erreichen kann.
Projektsteckbrief
- Projekt: Erweiterung Gesamtkälteverbund SWM
- Ziel: Erweiterung der Kälteerzeugung mit hoher Effizienz
- Leistungsphasen: 1 – 9
- Gewerke: Kälte, ELT, Gebäudeautomation
- TGA-Kosten: 1,4 Millionen € netto
- Fertigstellung: 2020
- Bauherr: Stadtwerke München
