Sicherheitsstromversorgung im Krankenhaus · 2 17. Fachgespräch Energiesysteme der Zukunft Vortrag Herr Jens Kühne Sicherheitsstromversorgung im Krankenhaus 27.10.2015, Universität

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


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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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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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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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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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

http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Bild:Drehstromtransformater_im_Schnitt_Hochspannung.jpg&filetimestamp=20060216223721

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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


http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Bild:High_voltage_warning.svg&filetimestamp=20050920171014

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USV / BSV: Unterbrechungsfreie / Besondere Stromversorgung

online = Geräteschutz

z.B. 1,5 kVA..20 kVA OP – Licht – Gerät (UZ <0,5s, Autonomie 3h)

Serverraum Arbeitsplatz

10 10






Windkraft vs.

Photovoltaik: Mittelverwendung?

Technische Lösungen?

Kraft-Wärme-Kopplung ... s.u.

11 11





Motor

Generator

Notstromdieselaggregat

Warum Diesel?

- Selbstzünder vs. Ottomotor

- Kraftstoffvorrat = Verfügbarkeit / Autonomiezeit vs. Erdgas

- Unabhängig von anderen technischen Systemen vs. BHKW

Schaltanlage


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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

~


13 13





…

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


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!


15 15





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


16 16





…

…

…

…

AV

SV 1

SV 2

SV (IT)

OP allgemein

ITS allgemein

Notfall-CT


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

17 17





…

…

…

…

AV

SV 1

SV 2

SV (IT)

OP allgemein

ITS allgemein

Notfall-CT


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“)


Verbesserte Lösung

18 18





…

…

…

…

AV

SV Medizin 1

SV Medizin 2

SV (IT)

OP allgemein

ITS allgemein

Notfall-CT


Rechenzentren

Kälte

Leitung 2

Aufzüge

RLT

Löschanlage


IT-Trafo

Patientenumgebung

NEA (M)

G

~

G

~

SV G (Gebäude)


Küche Radiologie

Apotheke Verwaltung

RLT

NEA (G)


Verbesserte Lösung

19 19





…

…

…

…

AV

SV Medizin 1

SV Medizin 2

SV (IT)

OP allgemein

ITS allgemein

Notfall-CT


Rechenzentren

Kälte

Leitung 2

Aufzüge

RLT

Löschanlage


IT-Trafo

Patientenumgebung

NEA (M)

G

~

G

~

SV G (Gebäude)


Küche Radiologie

Apotheke Verwaltung

RLT

NEA (G) zur Vollversorgung im 1. Fehlerfall

sowie als Rückfallebene bei Wartung oder Störung (u.U. für mehrere Objekte)


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

21





Nutzung der Netzersatzanlage für andere Aufgaben

als Notstrom (Spitzenlast)

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als Notstrom (Spitzenlast) ?

27.7.2015: Monatstest NEA, Parallelbetrieb, Defekt ATL

Brand Motorenöl, NEA außer Betrieb

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• 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

25 25





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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Nur mit besonderer Risikoabwägung!

alternativ

Dezentrale Energieversorgung (KWKK) mit

ergänzender Notstromversorgung

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DISKUSSION

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit


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