Dezentrale Adsorptionskältemaschine. Villach, Fernwärmetage 2010

Größe: px

Ab Seite anzeigen:

Download "Dezentrale Adsorptionskältemaschine. Villach, Fernwärmetage 2010"

Jörn Kaufman
vor 8 Jahren
Abrufe

1 Dezentrale Adsorptionskältemaschine Villach, Fernwärmetage 2010 DI Oliver Bucher

2 Kühlung mit Fernwärme Nutzeranforderungen: Einsatzbereiche: Hohe Kühllasten: öffentliche Gebäude, Krankenhäuser, Verwaltungsgebäude, Hotels, Bürogebäude, Supermärkte, etc. Geringere Kühllasten: Wohnhäuser, kleinere Bürogebäude, kleinere Hotels, etc. Anforderungen: Kostengünstige und energieeffiziente Kühlung in den Sommermonaten Kompakte und betriebssichere Anlagentechnik 3

3 Kühlung mit Fernwärme Anforderungen Fernwärmebetreiber: Wirtschaftliches Interesse: Wirtschaftliches Angebot von Kälte Nutzung vorhandener Wärme in Sommermonaten Bessere Auslastung vorhandener Fernwärmenetze Dezentrale Lösung für Gebiete mit niederen Netzdichten Steigerung KWK Stromproduktion in den Sommermonaten Technische Rahmenbedingungen: Antriebstemperatur bei ca. 70 C bis 75 C (Vorlauftemperatur Fernwärmenetze in den Sommermonaten) Möglichst hohe Spreizung zwischen Vor- und Rücklauftemperatur 4

4 Kühlung mit Fernwärme Potential Gebäudekühlung: Spez. Kühllasten: Büro- & Verwaltungsgebäude: 40 bis 80 W/m² Thermisch optimierte Gebäude: 30 bis 50 W/m² Kältebedarf: Vollaststunden: 600 bis 1000 h/a Beispiele: Bürogebäude, 160 m² 8 kw; 6,4 MWh Hotel, 20 Zimmer, 700 m² 50 kw; 40 MWh 5

5 Technologie Adsorptionskühlung Vergleich mechanisch und thermische getriebene Kältenmaschinen: Kompressionskältemaschine: Verdichtung mechanisch COP = 2,0 bis 5,0 7

6 Technologie Adsorptionskühlung Vergleich mechanisch und thermische getriebene Kältemaschinen: Absorptionskältemaschine: thermische Verdichtung kontinuierlicher Prozess flüssiges Sorptionsmittel: z.b. Ammoniak COP = 0,5 bis 0,8 (1-stufig) 1,0 bis 1,2 (2-stufig) Antriebstemperatur: 85 bis 110 C (1-st.) 140 bis 180 C (2-st.) 8

7 Technologie Adsorptionskühlung Vergleich mechanisch und thermische getriebene Kältemaschinen: Adsorptionkältemaschine: thermische Verdichtung diskontinuierlicher Prozess festes Sorptionsmittel: z.b. Silikagel COP = 0,3 bis 0,7 Antriebstemperatur: 65 bis 95 C 9

8 Technologie Adsorptionskühlung Funktionsweise: 10

9 Technologie Adsorptionskühlung Zyklen Adsorptionskältemaschine: SorTech AG 13

10 Technologie Adsorptionskühlung Gegenüberstellung Kältemaschinen: Kompression Absorption Adsorption Verdichtungsprinzip mechanische Verdichtung thermische Verdichtung thermische Verdichtung Kältemittel FKW, FCKW, NH 3 Wasser mit NH 3 oder LiBr als fl. Sorptionsmittel Antriebsenergie elektrische Energie Wärmeenergie 85 bis 110 C (1-st.) 140 bis 180 C (2-st.) COP 2,0 bis 5,0 0,5 bis 0,8 (1-stufig) 1,0 bis 1,2 (2-stufig) Wasser mit Silikagel als festes Sorptionsmitttel Wärmeenergie 65 bis 95 C 0,3 bis 0,7 14

11 Demonstrationsanlage Kirchdorf Nenndaten Adsorptionkältemaschine: Typ SorTech ACS08 Kälteleistung 8 kw (max. 11 kw) COP therm 0,60 (max. 0,65) Kaltwassertemp C Antriebstemp C Rückkühltemp C Stromverbrauch 7 W Betriebsdruck max. 4 bar 15

12 Demonstrationsanlage Kirchdorf Auslegungsschema: 16

13 Demonstrationsanlage Kirchdorf Erfahrungen Testbetrieb: Testbetrieb im Herbst 2009 mit VL-Temperaturen von 70 C bis 75 C Nominelle Betriebsdaten konnten bisher noch nicht erreicht werden Erforderliche Anlagenadaptierungen: - Erhöhung Durchflußleistungen Heizkreis und Rückkühlkreis auf Nennleistungen (Verbesserung interne Wärmeübergänge) - Installation Pufferspeicher Heizkreis (Reduktion Temperaturschwankungen Heizkreis) - Nachevakuierung Kältemaschine (Steigerung Adsorptionsvermögen Silikagel) Aktuell weiterer Testbetrieb (COP in Richtung 0,5 bis 0,6 verbessert) 18

14 Demonstrationsanlage Kirchdorf Zusammenfassung Testbetrieb: Betrieb Adsorptionskältemaschine mit Fernwärme: Betrieb mit VL-Temperaturen von 70 C bis 75 C möglich Realistischer COP bei Kälteverteilung 15/18 C derzeit zwischen 0,5 und 0,6 Mittlere RL-Temperatur zwischen 60 C und 65 C Geräuschloser Betrieb Höherer apparativer Aufwand als bei Kompressionskältemaschine: - Aufwändigeres Rückkühlsystem für höhere Abwärmeleistung (Kühlwasser, Verdunstungskühler, ) - Fernwärmeheizkreis Technik weiterhin in Entwicklungs- und Optimierungsphase: - kontinuierliche Verbesserungen - Vakuumstabilität 20

15 PEF nicht regenerativ Ökologischer Vergleich Primärenergiefaktoren (nicht regenerative): 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 Kompression fossile Stromerzeugung Adsorption fossile KWK Wärme Adsorption Abwärme, Geothermie Verdunstungskühler Adsorption Abwärme, Geothermie Kühlwasser PEF aus Wärmeenergie PEF aus elektr. Energie PEF fossile Stromerzeugung: 2,97 (fossile Stromerzeugung Österreich 1 ) PEF fossile KWK Wärme: 0,4 (Annahme) PEF Abwärme, Geothermie: 0,03 (Abwärme industriell 1 ) 1 Studie Primärenergie- & CO 2 Emissionsfaktoren im Auftrag des FGW, Theissing,

16 THG Emissionen [g/kwh] Ökologischer Vergleich THG Emissionen (CO 2 Äquivalente): 350,0 300,0 250,0 200,0 150,0 100,0 50,0 0,0 Kompression fossile Stromerzeugung Adsorption fossile KWK Wärme Adsorption Abwärme, Geothermie Verdunstungskühler Adsorption Abwärme, Geothermie Kühlwasser THG aus Wärmeproduktion THG aus Stromproduktion THG fossile Stromerzeugung: 815 g/kwh (fossile Stromerzeugung Österreich 1 ) THG fossile KWK Wärme: 70 g/kwh (Annahme) THG Abwärme, Geothermie: 24 g/kwh (Abwärme industriell 1 ) 1 Studie Primärenergie- & CO 2 Emissionsfaktoren im Auftrag des FGW, Theissing,

17 Jahregesamtkosten [ ] Ökonomischer Vergleich Aktuelle Jahresgesamtkosten: 5.000, , , , , , , , ,00 500,00 0,00 Kompression 8kW Adsorption 8kW Verdunstungskühler Adsorption 8kW Kühlwasser Kompression 16kW Adsorption 16kW Verdunstungskühler Adsorption 16kW Kühlwasser Kapitalkosten Betriebsgeb. Kosten Verbrauchsgeb. Kosten Kompression COP = 2,5; Adsorption COP = 0,55; Rechnungszeitraum 15 Jahre; 900 Volllaststunden, Strompreis 15,5 ct/kwh; Wärmepreis 4,1 ct/kwh (Arbeitspreis) 23

18 Ökonomischer Vergleich Voraussetzungen wirtschaftlicher Betrieb: Wärmeangebot: Kostengünstiges Wärmeangebot während Kühlperiode (Industrielle Abwärme, Geothermie, Müllverbrennung, ) Energiekosten bei reiner Fernwärmeversorgung: Reduktion Wärmepreis auf 3,0 bis 3,5 ct/kwh während Kühlperiode (bei Strompreis auf 17 ct/kwh) Kapitalkosten Adsorptionskältemaschine: Investitionskostensenkung um zumindest weitere 25% Förderung 30% der Investitionssumme 24

19 Ökonomischer Vergleich Mögliche Alternativen für wirtschaftlicher Betrieb: Nutzung Solarwärme: Grundversorgung über Solarwärme Boosterbetrieb bei Leistungsspitzen mit Fernwärme Wärmepumpenbetrieb : Heizungsunterstützung in Übergangsphase Antrieb über Fernwärme Arbeitszahl 1,3 bis 1,5 25

20 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 26

Ähnliche Dokumente

Gaswärmepumpe. Informationsblatt Nr. 59 März 2015. Einleitung. Die Gaswärmepumpe im Bestandsgebäude:

Gaswärmepumpe. Informationsblatt Nr. 59 März 2015. Einleitung. Die Gaswärmepumpe im Bestandsgebäude: Informationsblatt Nr. 59 März 2015 Gaswärmepumpe Einleitung Die Gaswärmepumpe ist die konsequente Weiterentwicklung der etablierten Gas-Brennwerttechnik und zeigt eindrucksvoll die Zukunftsfähigkeit der