Jetzt entschied sich die Klinikleitung für den nächsten konsequenten Schritt zur energetischen Optimierung des Kreiskrankenhauses. Und wieder sollte der Silberstollen die energetische Goldgrube des Projektes werden. Denn im Rothschlönberger Stollen, 200 m unter dem Krankenhaus, fließt Grubenwasser mit einer ganzjährig konstanten Temperatur. Das 14 °C warme Wasser fließt mit einer Geschwindigkeit von etwa 300 l pro Sekunde. Um diese Quellwärme mit einer Wärmepumpe nutzbar zu machen, unterstützte Johnson Controls bei der Konzeption, Projektierung und Umsetzung. Nach einer detaillierten Analyse der Möglichkeiten, bei der alle lokalen Gegebenheiten und die speziellen Bedürfnisse des Krankenhausbetriebs berücksichtigt wurden, empfahl Johnson Controls eine zweistufige Ammoniak-Wärmepumpe, die zur weiteren Effizienzsteigerung mit einem Blockheizkraftwerk kombiniert wurde.
Gut gebohrt, ist halb gewonnen
Nachdem die Machbarkeit des Projektes durch eine Studie abgesichert war, ging es im ersten Schritt darum, sich einen nutzbaren Zugang zum Grubenwasser zu erschließen. Dazu musste eine Bohrung 200 m durch den Freiberger Gneis erfolgen. Bereits die erste Erkundung mit einem 100-mm-Bohrer traf ins Schwarze. Nach drei Wochen war das Loch mit 400 mm Durchmesser schließlich fertig – groß genug für zwei 120-mm-Rohre zur Entnahme und Rückführung des Grubenwassers. Um es als Energiequelle nutzen zu können, wird das Grubenwasser erst auf die dritte Sohle des Schachtes Alte Elisabeth“ gepumpt. Von dort gelangt es über die Rohre 200 m durchs Gestein zu dem Maschinenraum, der extra für das Projekt errichtet wurde. Um Verschmutzungen zu vermeiden, wird das untertägige Wasser durch einen Platten-Wärmeübertrager geleitet, in dem die im Grubenwasser gespeicherte Energie von rund 615 kW auf den geschlossenen Sekundärkreislauf der Wärmepumpe übertragen wird.
Die zweistufige NH3-Wärmepumpe ist mit 125 kg Ammoniak befüllt und erzeugt eine primäre Heizleistung von 860 kW. Ein Verdichter mit 215 kW Leistung hebt die dem Grubenwasser entnommene Wärme auf ein nutzbares Niveau von maximal 72 °C an. Um den Wirkungsgrad des Gesamtsystems weiter zu erhöhen, entschied sich Johnson Controls, die Ammoniak-Wärmepumpe mit einem gasbetriebenen Blockheizkraftwerk zu kombinieren. Nun fließen sowohl die elektrische als auch die Wärmeenergie des BHKW in den Prozess ein. Der Strom, den das BHKW erzeugt, wird zum Betrieb des Kompressors verwendet – und auch die entstehende Abwärme wird dem Heizkreislauf zugeführt. So steigen die dort anfänglich herrschenden rund 72 °C auf 76 °C – und die Gesamtheizleistung erreicht rund 1160 kW. Wird es im Sommer draußen zu heiß, lässt sich das System auch zur Kühlung einsetzen.
Die vorausgegangene Studie ließ eine Kombination der Wärmepumpe mit einem Blockheizkraftwerk sinnvoll erscheinen – damit sinken die Energieerzeugungskosten von 71 Euro/MWh auf 57 Euro/MWh“, fasst Ulrich Brinkmann, Vertriebsleiter HVACR Deutschland bei Johnson Controls, das Projekt zusammen. Für das Kreiskrankenhaus entsteht so eine spürbare finanzielle Entlastung bei den Betriebskosten. Insgesamt rechnet man mit einem Einsparungspotenzial von rund 350 000 Euro pro Jahr – das ist fast ein Drittel der durchschnittlichen, jährlichen Kosten von 1,2 Mio. Euro für Strom und Gas. Die nachhaltige und kosteneffiziente Energieerzeugung ist für das Krankenhaus ein wichtiger Schritt, um seine Wettbewerbsfähigkeit langfristig zu sichern. Und auch die Umwelt profitiert davon – ihr bleiben durch die nachhaltige Energieerzeugung pro Jahr voraussichtlich 3383 t CO2 erspart.
Ulrich Brinkmann,
Vertriebsleiter HVACR Deutschland bei Johnson Controls
