MULTI-transfer. Bidirektionale Übergabestationen in Nahund Fernwärmenetzen. Dr. Markus Rabensteiner

Transkript

1 Bidirektionale Übergabestationen in Nahund Fernwärmenetzen Dr. Markus Rabensteiner Reininghausstraße 13A, A-8020 Graz

2 Eckdaten des Förderprojekts Förderprogramm Energieforschung Ausschreibung Fördergeber: Klima- und Energiefonds Abwicklungsstelle: FFG Projektlaufzeit bis Folie 2

3 Projektvorstellung Projektinhalte Erforschung einer multifunktionalen Übergabestation Innovative Regelstrategien zur Einbindung erneuerbarer Wärmequellen Steigerung der Effizienz von Wärmenetzen Folie 3

4 Ausgangssituation Quelle: Schmidt. R.-R., Der F&E-Fahrplan Fernwärme & Fernkälte in Österreich. Folie 4

5 Ausgangssituation Quelle: FGW, Erdgas und Fernwärme in Österreich Zahlenspiegel 2015 Folie 5

6 Zukünftige Herausforderungen Sinkender spez. Wärmebedarf in Bestand und Neubau niedrige Wärmedichten Dezentrale Einbindung von (Niedertemperatur-) Wärmequellen oder Prosumern Flexibleren Strukturen zur Ermöglichung von offenen und modularen Wärmesystemen Sicherstellung einer ganzjährigen Wärmeversorgung (verschiedene Verbrauchertypen) durch einen Mix aus zentral und dezentral installierten Erzeugungsanlagen Folie 6

7 Rechtliche Anforderungen Gleichberechtigung und Fairness für alle Kunden Clearing Stelle Wer darf wann wieviel und zu welchen Konditionen einspeisen? Standort- und Entwicklungssicherheit: Anschluss- und Einspeiseverpflichtungen seitens der Gemeinden Strafzahlungen für große potentielle Abwärmelieferanten Normative Anpassung und Vereinfachung der Brauchwasserbereitstellung (Legionellenproblem) Änderung der Eichung und Normung von Wärmezählern Folie 7

8 Anwendungsfälle Solarthermie-Einspeisung auf der Sekundärseite Abwärmeintegration aus mittelgroßen (gewerblichen) Kälteanlagen auf der Sekundärseite Größere WP- Anwendungen auf der Primärseite Folie 8

9 Einbindungsvarianten RL in VL hohe Pumpleistung (kleine Volumenströme / hohe Differenzdrücke) RL-Anhebung Strömungswiderstand im Netz oder WT-Pumpe Sinkender Wirkungsgrad des primären Wärmeerzeugers VL-Anhebung Strömungswiderstand im Netz oder WT-Pumpe Folie 9

10 Solarthermie 90% aller Kollektoren sind Flachkollektoren T η Bei höheren Temperaturen sind Vakuumröhrenkollektoren vorteilhafter Betriebsweise: High-Flow (RL-Anhebung) Low-Flow (VL-Anhebung) Matched-Flow (Von RL in VL) Folie 10

11 Energieverbrauch [kwh/monat] Jänner Februar März April Mai Juni Juli August September Oktober November Dezember Kälteanlage + Wärmepumpe Ganzjährige Nutzung Abwärme der Tiefkühlund Normalkühlzellen (z.b. Supermarkt) Max. Abwärmetemp. von 30 bis 35 C Abwärmepotential Abwärmepotential einer Supermarkt-Kühlanlage eines Supermarkts: ~250 MWh/a Folie 11

12 Schichtspeicher Hydraulikschema Folie 12

13 Schichtspeicher Hydraulikschema Wärmeabnahme Folie 13

14 Schichtspeicher Hydraulikschema Wärmeeinspeisung RL in VL Folie 14

15 Schichtspeicher Hydraulikschema Wärmeeinspeisung RL-Anhebung Folie 15

16 Schichtspeicher Hydraulikschema Wärmeeinspeisung VL-Anhebung Folie 16

17 Simulation Matlab/Simulink 2 Modelle (primär- und sekundärseitig) Referenznetz: Ebenthal/KTN (~80 Abnehmer) 2 MW Biomassekessel 4 MW Ölkessel Netz im Aufbau (ständige Neuanschlüsse) Folie 17

18 Simulationsaufbau Climate Grid size Temperature level Pipe system Heating plant Distribution system Control strategy Bidirectional heat transfer station Prosumer Heat demand Heat supply by solarthermics Heat supply by waste heat (e.g. chiller) Primary side Secondary side Folie 18

19 Aufbau der Sekundärseite Wärmequelle & Wärmepumpe Solarthermie Eigenbedarf Schichtspeicher Wärmetauscher (bidirektional) Folie 19

20 Ausblick Simulation Auslegung eines Prosumers Aufbau einer Matrix und Durchführen einer Sensitivitätsanalyse Simulation eines gesamten Netzes Weiteres ExpertenInnen-Workshop Labortechnische Untersuchung der Übergabestation Folie 20