Fachforum: Mikro-KWK Stirling für Wohngebäude

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Kasimir Mann
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1 Technische Universität München Fachforum: Mikro-KWK Stirling für Wohngebäude Forschung und Entwicklung bei Mikro-KWK Dipl.-Ing. Florian Sänger München,

2 Gliederung Gliederung Theoretische Untersuchungen Prüfstandsversuche Feldtests Ausblick 2

3 Gekoppelte und ungekoppelte Erzeugung von Strom und Wärme I Kraft-Wärme-Kopplung: BHKW th = 62 % el = 28 % 62 kwh Wärme 28 kwh Strom 100 kwh 10 kwh Verluste getrennte Erzeugung: PE Einsparung: ((80+73) -100) / kwh Kessel th = 85 % 11 kwh Verluste 62 kwh Wärme = 35 % Kraftwerk el = 35 % 45586B06 28 kwh Strom 80 kwh 52 kwh Verluste Quelle: A. Held IfE/TUM 3

4 Gekoppelte und ungekoppelte Erzeugung von Strom und Wärme II Kraft-Wärme-Kopplung: BHKW th = 62 % el = 28 % 62 kwh Wärme 28 kwh Strom 100 kwh 10 kwh Verluste getrennte Erzeugung: PE Einsparung: ((65+47) -100) / 112 = 11 % 65 kwh 47 kwh Kessel η th = 95% 3 kwh Verluste Kraftwerk η el = 60% kwh Verluste 62 kwh Wärme 28 kwh Strom Quelle: Lipp IfE/TUM 4

5 Simulation von Gebäuden (hier EFH) Eigenschaften des EFH Baualtersklasse Ort Munich Gebäudenutzfläche m² 299 Bewohner [-] 4 Heizwärmebedarf nicht renoviert kwh/a Brauchwarmwasserbedarf kwh/d 6,65 Wärmebedarf Strombedarf kwh/a kwh/a Quelle: Wehmhörner 5

6 BHKW Auslegung für EFH (Beispielrechung) ,21 DACHS ecopower Remeha Wärmebedarf Thermische Leistung in kw Stunden Quelle: Hamacher 6

7 BHKW Wirtschaftlichkeitsanalyse (Beispielrechung) 8000 Wartungskosten Strombezugskosten Gaskosten Kessel Gaskosten BHKW Investitionskosten Stromverkauf KWK Bonus Selbstnutzung 6000 Jahreskosten [ /a] Remeha ecopower DACHS Referenzsystem Quelle: Hamacher 7

8 Typtage 30 Tagesmittelwert der Außentemperature in C Winter Übergangszeit Sommer Typtage Tagnummer Quelle: Wehmhörner 8

9 Mini-BHKW Prüfstand I Quelle: Mühlbacher, Helmuth: Verbrauchsverhalten von Wärmeerzeugern bei dynamisch variierten Lasten 9

10 Mini-BHKW Prüfstand II Messinstrumente Temperatur Volumenstrom Energien und Leistungen Hydraulische Einbindung Skalierung der Verteilung (Heizkreise) Stichleitungsbetrieb oder Zirkulation Variation der Isolation Wärmeerzeuger Gastherme Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen Wärmeverbraucher Dynamische Heizlast Skalierbare Heizlast Zapfprofil (Brauchwarmwasser) Quelle: IfE 10

11 Mikro-KWK-Prüfstand (in Planung) Anforderungen: Niedrige Verluste Kurze Leitungswege Kompakt Hohe Messgenauigkeit Ziele: Messungen mit Mikro-BHKWs Untersuchung verschiedener Speichertypen - Kombispeicher - Pufferspeicher + WW-Station Untersuchung verschiedener Verschaltungen - Seriell Parallel Allgemeines Ziel der Prüfstandsversuche: Verbesserte Regelung unter Einbeziehung des Pufferspeicherzustands Strom und Wärmeführung in Kombination möglich 11

12 BHKW Feldversuche Mehrfamilienhaus Projektpartner: ESB Abgeschlossen 4 Messorte Geräte: ecopower 4.7 Einfamilienhaus Projektpartner: ESB Seit 1,5 Jahren Remeha Seit 3 Monaten weitere Hersteller 7 Messorte Gewerbe (GHD) Projekt: ForETA Partner: ESB Installationsphase Bis zu 4 Messorte Geräte: EC Power, SenerTec Dachs Quelle: Hersteller 12

13 Messtechnik DAQm Mess-PC USB LabVIEW Compact-RIO TUM IfE C-10 Quelle: Jungwirth 13

14 Screenshot Messprogramm Im Internet: Bruckmuhl.dyndns.org Oberau.dyndns.org Hohenlinden.dyndns.org Pfaffenhofen.dyndns.org 14

15 Ausblick Momentan: - Wärmeführung mit Produktionsstrategie - Stromführung Nahe Zukunft: - Anpassung der Stromproduktion an die Nachfrage - Strom- und Wärmeführung - bessere Integration des Speichers Ferne Zukunft: - Klein-BHKW als Bestandteil eines virtuelles Kraftwerk - Regelung mit Hilfe von Preissignalen oder Ähnlichem Voraussetzungen: intelligente Stromzähler, bidirektionale Kommunikation, effiziente Speicher 15

16 Ausblick: Verbundregelung Virtuelles Kraftwerk Kraftwerkspark Kennt: Betriebszustand BHKW Speicherzustand max. Ein- und Ausschaltzeit Internet Internet Quelle: IfE 16

17 Technische Universität München Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Dipl.-Ing. Florian Sänger Lehrstuhl für Energiewirtschaft und Anwendungstechnik Technische Universität München Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Arcisstraße München Tel Fax

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