1. Autarkes Energiesystem
1.1 Wasserstoffkreislauf
Komponenten:
- PEM-Elektrolyseur (1 MW)
- Technik: Proton Exchange Membrane (Wirkungsgrad 75%)
- Leistung: Produziert 200 kg H₂/Tag bei Volllast
- Partner: Siemens Silyzer mit IoT-Fernüberwachung
- H₂-Speicherung
- 4 Drucktanks (350 bar, je 500 kg Kapazität)
- Sicherheit: Doppelwandige Edelstahlbehälter mit Gasdetektoren
- SOFC-Brennstoffzelle (250 kW)
- Besonderheit: Festoxid-Brennstoffzelle (nutzt auch Holzgas als Backup)
- Output: Strom + Nutzwärme (90°C für Heizung/Warmwasser)
Energiemanagement:
- Microgrid-Steuerung balanciert:
- PV-Überschuss → Elektrolyseur
- Nachtabdeckung → Brennstoffzelle
- Notfall: Tesla Megapack (1 MWh)
1.2 PV-Integration
- Dach-PV (500 kWp)
- Bifaciale Module (Meyer Burger) mit 22% Wirkungsgrad
- Gründach reduziert Modultemperatur (+5% Effizienz)
- Transparente Solarfenster (2.500 m²)
- Technik: Organische PV-Folien (Ubiquitous Energy)
- Leistung: 150 W/m² bei 50% Lichtdurchlass
2. Autarke Wasserversorgung
2.1 Grauwasser-Recycling
- Prozessschritte:
- Membranbioreaktor (X-Flow): 0,02 µm Porengröße
- UV-Desinfektion: 254 nm Wellenlänge
- Mineralisierung durch Aktivkohle
- Kapazität: 50 m³/Tag (deckt 100% des Toilettenwasserbedarfs)
2.2 Regenwassernutzung
- Systemkomponenten:
- 2 Edelstahlzisternen (500 m³)
- pH-Regulierung durch Kalksteinfilter
- Nutzung für:
- Bewässerung (Aquaponik)
- Kühlkreisläufe
Wasserbilanz:
- Verbrauch: 120 m³/Tag (bei 70% Auslastung)
- Eigenversorgung: 95% durch Recycling + Regenwasser
3. Lebensmittelproduktion
3.1 Aquaponik-System
Fischkreislauf (20.000 Liter):
- Spezies: Forellen (15°C) + Welse (22°C) in getrennten Tanks
- IoT-Steuerung:
- Automatisierte Fütterung (Sensortech)
- Sauerstoffregelung via Tröpfchenbelüftung
Hydroponik (400 m² Vertical Farming):
- Pflanzen:
- Blattgemüse (Basilikum, Rucola)
- Mikrogrün für Sterneküche
- Nährstoffmanagement:
- Fischabwasser → Biofilter → Pflanzenbeete
3.2 Handwerksbetriebe
Hofbäckerei:
- Ofen: Lehm-Stein-Hybrid (300°C, 6 Std. Wärmehaltung)
- Produktion:
- 200 Brote/Tag (Dinkel, Emmer, Einkorn)
- Holzofentechnik mit Dampfinjektion
Nudelmanufaktur:
- Ausstattung: 3 Bronzewalzen (La Monferrina)
- Sortiment:
- Kräuternudeln (aus eigenem Anbau)
- Schwärzling mit Algen aus Aquaponik
Systemvernetzung & Monitoring
- LoRaWAN-Sensornetz:
- Überwacht in Echtzeit:
- H₂-Druck
- Fischwasserqualität (pH, NH₄)
- Bodenfeuchte im Permakulturgarten
- Überwacht in Echtzeit:
- KI-Steuerung (Siemens Desigo CC):
- Prognostiziert Energiebedarf basierend auf:
- Wetterdaten
- Hotelauslastung
- Prognostiziert Energiebedarf basierend auf:
Sicherheitssysteme:
- H₂-Gaswarner (ATEX-zertifiziert)
- Redundante Wasserdesinfektion (UV + Ozon)
Kennzahlen im Betrieb
| System | Tagesleistung | Autarkiegrad |
|---|---|---|
| Energie | 3.500 kWh | 100% |
| Wasser | 120 m³ | 95% |
| Lebensmittel | 300 kg Gemüse + 200 Brote | 65% (Rest: Fleisch/Milch) |
Wartungskonzept:
- Wasserstoffanlage: Quartalsinspektion durch Siemens-Service
- Aquaponik: Wöchentliche Fischgesundheitschecks
Technische Dokumentation:
- Alle Systeme entsprechen ISO 50001 (Energiemanagement)
- Risikoanalysen nach ISO 28000 (Lieferketten)
Technische Anhänge: Schaltpläne & Prozessflussdiagramme
*(Für das autarke 7-Sterne Hilton Hotel im Tucherpark)*
1. Schaltplan: Wasserstoff-Energiesystem
Systemkomponenten:
[PV-Anlage (500 kWp)]
│
↓ DC/AC
[Wechselrichter]
│
├──→ [Hausnetz (400 V)]
│
↓ Überschuss
[PEM-Elektrolyseur (1 MW)]
│
↓ H₂ (350 bar)
[Drucktanks (4×500 kg)]
│
↓ Bedarfsfall
[SOFC-Brennstoffzelle (250 kW)]
│
├──→ [Stromnetz]
↓
[Nutzwärme (90°C)] → [Pufferspeicher] → [Heizung/Warmwasser]
Sicherheitseinrichtungen:
- H₂-Gaswarner (ATEX-zertifiziert, 6 Sensoren im Technikraum)
- Not-Abschaltung bei Druck > 400 bar oder Raumtemperatur > 50°C
2. Prozessflussdiagramm: Wasserkreislauf
[Regenwasser] → [Zisternen (500 m³)] → [pH-Regulierung]
│
↓
[Grauwasser] → [Membranbioreaktor] → [UV-Desinfektion]
│ │
↓ ↓
[Toilettenspülung] [Bewässerung (Aquaponik)]
Reinigungsparameter:
| Parameter | Einheit | Zielwert |
|---|---|---|
| Trübung | NTU | < 1 |
| E. coli | KBE/100ml | 0 |
| pH-Wert | – | 6,5–8,5 |
3. Aquaponik-System: Stoffkreislauf
[Fischkreislauf] → [Ammoniakhaltiges Abwasser]
↓ Biofilter (Nitrosomonas)
[Nitrit] → [Nitrat]
↓ Pflanzenbeete
[Gereinigtes Wasser] → [Rückführung zu Fischen]
Key Performance Indicators:
- Fischbesatz: 20 kg/m³ (Forellen)
- Pflanzenertrag: 5 kg Gemüse/m²/Monat
- Wasserwechsel: 5%/Tag
4. Schaltplan: Microgrid-Steuerung
[PV-Erzeugung] ──[Smart Meter]──→ [Lastprognose (KI)]
│ │
↓ ↓
[Energiefluss-Optimierung] ←─[Batteriespeicher (1 MWh)]
│
↓
[Prioritätensteuerung]:
1. Hotelbetrieb
2. Elektrolyseur
3. Einspeisung (falls Überschuss)
Steuerlogik:
- Wintermodus: Brennstoffzelle deckt Basislast
- Sommermodus: PV + Batterie > 90% Abdeckung
5. Prozessdiagramm: Lebensmittelproduktion
[Getreideanbau] → [Hofmühle] → [Teigherstellung]
│ │
↓ ↓
[Steinofen (200 Brote/Tag)] [Nudelwalzen]
│ │
↓ ↓
[Restaurant] [Trocknung (Solarbetrieben)]
Qualitätskontrolle:
- Backtemperatur: 280°C ± 10°C (Infrarotsensoren)
- Trocknungsdauer: 48 Std. bei 35°C
6. Sicherheitssysteme: Vernetzung
[LoRaWAN-Sensoren] → [Zentrale (Siemens Desigo CC)]
│ │
├─→ [H₂-Warner] ├─→ [Brandmeldeanlage]
↓ ↓
[Cloud-Monitoring] [Notstromstart (Brennstoffzelle)]
Alarmkaskade:
- Optische/akustische Warnung
- Automatische Abschaltung
- Benachrichtigung Techniker
Anmerkungen zu den Plänen:
- Maßstäbe:
- Alle elektrischen Komponenten: DIN EN 62423
- Rohrleitungen: ISO 10628 (Flussdiagramm-Standard)
- Dokumentation:
- Schaltpläne als PDF/EDDX (für EPLAN) verfügbar
- Prozessflüsse als Visio-Dateien
- Zertifizierung:
- Wasserstoffsystem: TÜV-Zertifikat nach Druckgeräterichtlinie
- Aquaponik: Bio-Zertifizierung nach EU-Öko-Verordnung
Bei Bedarf:
- CAD-Dateien der Gebäudeintegration
- Detailpläne der H₂-Tanklagerung
- Risikoanalysen nach FMEA-Methodik
Diese Unterlagen sind Bestandteil der technischen Due-Diligence-Prüfung.
[Logo]
Stand: Mai 2025