sicherheitsstromversorgung im krankenhaus · 2 17. fachgespräch energiesysteme der zukunft vortrag...
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Energieversorgungssysteme der Zukunft - 17. Fachgespräch
27.10.2015, Universität Leipzig, Vortrag: Herr Jens Kühne
Sicherheitsstromversorgung im
Krankenhaus
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17. Fachgespräch Energiesysteme der Zukunft Vortrag Herr Jens Kühne
Sicherheitsstromversorgung im Krankenhaus
27.10.2015, Universität Leipzig
© Universitätsklinikum Leipzig AöR I Bereich 5 - Planung und technische Gebäudeverwaltung
Sicherheitsstromversorgung im Krankenhaus
Sicht der Mediziner
- keine Einschränkungen der medizinischen Versorgung
- Technische/ wirtschaftliche Prämissen nachgeordnet
- hohe Technisierung der Medizin schafft Ansprüche
- nutzerseitiger Wunsch: Vollbetrieb, unterbrechungsfrei
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17. Fachgespräch Energiesysteme der Zukunft Vortrag Herr Jens Kühne
Sicherheitsstromversorgung im Krankenhaus
27.10.2015, Universität Leipzig
© Universitätsklinikum Leipzig AöR I Bereich 5 - Planung und technische Gebäudeverwaltung
Sicherheitsstromversorgung im Krankenhaus erfordert Abwägung von
realer Risiken Black Out
Energiewende, Versorgungsauftrag
gesetzlicher Forderungen DIN VDE 0100 Teil 710
SV-Versorgung, separat, <15s, 24h
nutzerseitiger Wünsche Vollbetrieb, unterbrechungsfrei
technischer Machbarkeit Platz, Statik, ELT, Umwelt, Optik
wirtschaftlicher Aspekte Baukosten, Betrieb
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17. Fachgespräch Energiesysteme der Zukunft Vortrag Herr Jens Kühne
Sicherheitsstromversorgung im Krankenhaus
27.10.2015, Universität Leipzig
© Universitätsklinikum Leipzig AöR I Bereich 5 - Planung und technische Gebäudeverwaltung
Bedeutung einer sicheren Stromversorgung
Reale Risiken: Black Out
Zitat aus Technikfolgenabschätzung (TA)
Gefährdung und Verletzbarkeit moderner Gesellschaften –
am Beispiel eines großräumigen und langandauernden Ausfalls der Stromversorgung
Deutscher Bundestag Drucksache 17/5672
„Als Lebensadern hochtechnisierter Industrienationen gelten ihre Infrastrukturen
wie sichere Energieversorgung, funktionierende Wasserver- und
Abwasserentsorgung, leistungsfähige Verkehrsträger und Transportwege sowie
eine jederzeit zugängliche Informations- und Telekommunikationstechnik. Deshalb
beauftragte der Ausschuss für Bildung, Forschung und Technikfolgenabschätzung
das Büro für Technikfolgen-Abschätzung beim Deutschen Bundestag (TAB) zu
untersuchen, wie sich ein langandauernder und großflächiger Stromausfall
auf besonders kritische Infrastrukturen wie z. B. Trinkwasser, Abwasser, IuK-
Systeme, Finanz- und Gesundheitsdienstleistungen auswirken könnte,
insbesondere im Fall eines Kaskadeneffekts über Länder und nationale Grenzen
hinweg.“
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17. Fachgespräch Energiesysteme der Zukunft Vortrag Herr Jens Kühne
Sicherheitsstromversorgung im Krankenhaus
27.10.2015, Universität Leipzig
© Universitätsklinikum Leipzig AöR I Bereich 5 - Planung und technische Gebäudeverwaltung
Bedeutung einer sicheren Stromversorgung
Zitat aus Technikfolgenabschätzung (TA)
Gefährdung und Verletzbarkeit moderner Gesellschaften –
am Beispiel eines großräumigen und langandauernden Ausfalls der Stromversorgung
Deutscher Bundestag Drucksache 17/5672
„Die Analysen des TAB zeigen, dass die Folgen eines solchen
Stromausfalls einer nationalen Katastrophe zumindest nahekommen
könnten. Es bedürfte einer Mobilisierung aller internen und externen
Kräfte des Bevölkerungsschutzes, um die Auswirkungen zumindest zu
mildern.“
Wohin flüchten Menschen im Krisenfall, wo hoffen sie auf letzte Hilfe
(medizinische Versorgung oder einfach nur Strom und Wärme)?
Krankenhaus!
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17. Fachgespräch Energiesysteme der Zukunft Vortrag Herr Jens Kühne
Sicherheitsstromversorgung im Krankenhaus
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© Universitätsklinikum Leipzig AöR I Bereich 5 - Planung und technische Gebäudeverwaltung
Stromversorgung im Krankenhaus Externe Stromversorgung, Notstrom, USV, Eigenerzeugung
Primärversorgung: Hoch- bzw. Mittelspannung des örtlichen Netzbetreibers
Netzbetreiber ist nicht zwingend der Versorger !!!
Versorgungssicherheit (extern) hängt ab von
- der Qualität der örtlichen Versorgungsanlagen
- der Verfügbarkeit des europaweiten Energieverbundes
KLINIK
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Höchstspannung 220 kV ... 700 kV
Hochspannung 60 kV ... 110 kV
Mittelspannung 3.000 V ... 30 kV
Niederspannung < 1.000 V
400 V AC (Leiter-Leiter)
230 V AC (Leiter-Neutralleiter)
KLINIK
Starkstromanlagen im Krankenhaus und
medizinisch genutzten Räumen
DIN VDE 0100-710
Stromversorgung im Krankenhaus Externe Stromversorgung, Notstrom, USV, Eigenerzeugung
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Stromversorgung im Krankenhaus Externe Stromversorgung, Notstrom, USV, Eigenerzeugung
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Stromversorgung im Krankenhaus Externe Stromversorgung, Notstrom, USV, Eigenerzeugung
USV / BSV: Unterbrechungsfreie / Besondere Stromversorgung
online = Geräteschutz
z.B. 1,5 kVA..20 kVA OP – Licht – Gerät (UZ <0,5s, Autonomie 3h)
Serverraum Arbeitsplatz
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Stromversorgung im Krankenhaus Externe Stromversorgung, Notstrom, USV, Eigenerzeugung
Windkraft vs.
Photovoltaik: Mittelverwendung?
Technische Lösungen?
Kraft-Wärme-Kopplung ... s.u.
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Sicherheitsstromversorgung im Krankenhaus
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Motor
Generator
Notstromdieselaggregat
Warum Diesel?
- Selbstzünder vs. Ottomotor
- Kraftstoffvorrat = Verfügbarkeit / Autonomiezeit vs. Erdgas
- Unabhängig von anderen technischen Systemen vs. BHKW
Schaltanlage
Stromversorgung im Krankenhaus Externe Stromversorgung, Notstrom, USV, Eigenerzeugung
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Sicherheitsstromversorgung im Krankenhaus
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Sicherheitsstromversorgung
im Krankenhaus
(objektbezogen)
…
…
…
…
AV
SV 1
SV 2
SV (IT)
Mobile
NEA
G
~
OP allgemein
ITS allgemein
Notfall-CT
Sicherheitsbeleuchtung
Rechenzentren
Normalstation
Kälte
Küche
Radiologie
Apotheke
Verwaltung
RLT
Leitung 2
Aufzüge
RLT
Löschanlage
Angiographie
Intensivmedizin
IT-Trafo
Patientenumgebung
NEA
G
~
Stromversorgung im Krankenhaus Externe Stromversorgung, Notstrom, USV, Eigenerzeugung
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…
AV
SV
Mobile
NEA
G
~
NEA
G
~
…
AV
SV
…
AV
SV
Gebäude 1 Gebäude 2 Gebäude n
Kabelänge
der Zuleitung
vs.
Eignung für
Großgeräte?
Technik-
gebäude
Sicherheits-
stromversorgung
im Krankenhaus
(mehrere Objekte)
Stromversorgung im Krankenhaus Externe Stromversorgung, Notstrom, USV,
Eigenerzeugung
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…
…
…
…
AV
SV 1
SV 2
SV (IT)
Mobile
NEA
G
~
OP allgemein
ITS allgemein
Notfall-CT
Sicherheitsbeleuchtung
Rechenzentren
Normalstation
Ambulanz
Küche
Radiologie
Apotheke
Verwaltung
RLT
Aufzüge
RLT (Hygiene)
Löschanlage
Angiographie
Intensivmedizin
IT-Trafo
Patientenumgebung
NEA
G
~
SV = ca. 50% Gesamtleistung
Inselbetrieb = Überleben!
Stromversorgung im Krankenhaus Externe Stromversorgung, Notstrom, USV, Eigenerzeugung
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Sicherheitsstromversorgung im Krankenhaus
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Status der Verfügbarkeit wichtiger Ressourcen bei Ausfall der Stromversorgung
beispielhaft Abhängigkeit von externer Versorgung bei Ausfall >24h
Voraussetzung Stromausfall der/des:
Anschluß an SV Landesnetztes Umspannwerk Mittelspannungsnetz AV-Einspeisung
Ausfalldauer 2h 24h 48h 2h 24h 48h 2h 24h 48h 2h 24h 48h
Einrichtung 1 (z.B. OP)
Einrichtung 2
Technik 1 (z.B. Telefon)
Technik 2
Versorgung 1
Versorgung 2 (z.B. Küche)
Infrastruktur
Service 1
Service 2
Medium 1 (z.B. Wasser)
Medien 2
Stromversorgung im Krankenhaus Externe Stromversorgung, Notstrom, USV, Eigenerzeugung
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…
…
…
AV
SV 1
SV 2
SV (IT)
OP allgemein
ITS allgemein
Notfall-CT
Sicherheitsbeleuchtung
Rechenzentren
Normalstation
Ambulanz
Küche
Radiologie
Apotheke
Verwaltung
RLT
Aufzüge
RLT
Löschanlage
Angiographie
Intensivmedizin
IT-Trafo
Patientenumgebung
NEA
G
~
NEA als Rückfallebene bei Wartung oder Störung für mehrere Objekte
G
~
SV = ca. 50% Gesamtleistung
Inselbetrieb = Überleben!
Stromversorgung im Krankenhaus Notstrom
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…
AV
SV 1
SV 2
SV (IT)
OP allgemein
ITS allgemein
Notfall-CT
Sicherheitsbeleuchtung
Rechenzentren
Kälte sonstige
Leitung 2
Aufzüge
RLT
Löschanlage
Angiographie Intensivmedizin
IT-Trafo
Patientenumgebung
NEA
G
~
G
~
… Normalstation Ambulanz
Küche Radiologie
Apotheke Verwaltung
RLT Kälte MT / IT
AV („einschränkend“) („zwingend“)
Stromversorgung im Krankenhaus Notstrom
Verbesserte Lösung
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AV
SV Medizin 1
SV Medizin 2
SV (IT)
OP allgemein
ITS allgemein
Notfall-CT
Sicherheitsbeleuchtung
Rechenzentren
Kälte
Leitung 2
Aufzüge
RLT
Löschanlage
Angiographie Intensivmedizin
IT-Trafo
Patientenumgebung
NEA (M)
G
~
G
~
SV G (Gebäude)
… Normalstation Ambulanz
Küche Radiologie
Apotheke Verwaltung
RLT
NEA (G)
Stromversorgung im Krankenhaus Notstrom
Verbesserte Lösung
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…
…
…
AV
SV Medizin 1
SV Medizin 2
SV (IT)
OP allgemein
ITS allgemein
Notfall-CT
Sicherheitsbeleuchtung
Rechenzentren
Kälte
Leitung 2
Aufzüge
RLT
Löschanlage
Angiographie Intensivmedizin
IT-Trafo
Patientenumgebung
NEA (M)
G
~
G
~
SV G (Gebäude)
… Normalstation Ambulanz
Küche Radiologie
Apotheke Verwaltung
RLT
NEA (G) zur Vollversorgung im 1. Fehlerfall
sowie als Rückfallebene bei Wartung oder Störung (u.U. für mehrere Objekte)
Stromversorgung im Krankenhaus Notstrom
Verbesserte Lösung
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Notstromversorgung im Krankenhaus:
mehr als lebenserhaltend?
Chancen
und
Risiken bei der Nutzung
der Netzersatzanlage für andere
Aufgaben als Notstrom (Spitzenlast)
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Spitzenlastbetrieb
- Optimierung Leitungsbezug (direkt / indirekt)
- Regelleistungsreserve
- Anlagenbetreuung
- Umweltverträglichkeit TA Luft: <300h pro Jahr
SV-Versorgung
- Verfügbarkeit
- Zuverlässigkeit
- Nachweis im Schadensfall
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Nutzung der Netzersatzanlage für andere Aufgaben
als Notstrom (Spitzenlast)
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Nutzung der Netzersatzanlage für andere Aufgaben
als Notstrom (Spitzenlast) ?
27.7.2015: Monatstest NEA, Parallelbetrieb, Defekt ATL
Brand Motorenöl, NEA außer Betrieb
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Nutzung der Netzersatzanlage für andere Aufgaben
als Notstrom (Spitzenlast) ?
• Wie ist eine NEA technisch zu verändern?
• Welcher Aufwand in der Betriebsführung ergibt sich?
• Wie sicher sind die erhofften positiven Effekte?
• Schränkt die zusätzliche Nutzung die Verfügbarkeit ein?
• ALTERNATIVEN?
Ja:
Zusätzliche SV-Versorgungskapazitäten (statt AV) mittels
Stromerzeugungsanlagen mit Kraft-Wärme-Kopplung realisieren
und dabei eine Vielzahl von positiven Effekten erreichen.
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Zusätzliche SV-Versorgungskapazitäten mittels
Stromerzeugungsanlagen mit Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung
~
Notkühler Not-Notkühler
Stadtwasser
Wärmeverbraucher
Kühlturm Absorptions-
kältemaschine
Kolbenverbrennungs-
motor
Generator
Kälteverbraucher
BHKW
AKM
Brennstoff
Ergas, Diesel
400 V AC 3~
Sch
ichte
nsp
eich
er
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Zusätzliche SV-Versorgungskapazitäten mittels
Stromerzeugungsanlagen mit Kraft-Wärme-(Kälte)-Kopplung Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung im Krankenhaus
VORTEILE
Dezentrale Energieversorgung ist umweltschonend
Besserer Wirkungsgrad gegenüber Großkraftwerk (>90% statt 30%)
CO2-Reduktion
Stromeigenproduktion erspart teuren Stromeinkauf
Investitionsförderung (z.B. EFRE mit 50..80% Förderquote)
Rückvergütung von Gassteuer für in BHKWs verbranntes Erdgas
KWK-Zuschuss
Stromverkauf an örtlichen Netzbetreiber bei hohem Wärmebedarf
zur BEACHTUNG
Einsatz nur dort, wo elektrische und thermische Energie gleichzeitig benötigt wird
Inselbetrieb (Notstrom) nur bedingt möglich (z.B. statt AV)
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Nutzung der Netzersatzanlage für andere Aufgaben
als Notstrom (Spitzenlast) ?
Nur mit besonderer Risikoabwägung!
alternativ
Dezentrale Energieversorgung (KWKK) mit
ergänzender Notstromversorgung
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DISKUSSION