Erfahrungen aus dem Betrieb eines Fernwärmespeichers in Kombination mit Kraft Wärme Kopplung am Beispiel der Linz Strom GmbH

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1 Erfahrungen aus dem Betrieb eines Fernwärmespeichers in Kombination mit Kraft Wärme Kopplung am Beispiel der Linz Strom GmbH Flexible und schnell regelbare thermische Kraftwerke 25.Juni Graz Erfahrungen aus dem Betrieb eines Fernwärme Speichers in Kombination mit KWK Seite 1

2 Fernwärme als Basis für Energieeffizienz Fernwärme 253 km Netzlänge angeschlossene Wohnungen 1095 GWh Wärmeabsatz 1 Legende: Erfahrungen aus dem Betrieb eines Fernwärme Speichers in Kombination mit KWK Seite 2 Stadtgebiet Linz Fernwärmeversorgungsgebiet Mögliche Erweiterung Fernwärmeversorgungsgebiet Gemeinden mit Naturwärmeprojekten der LINZ AG Ausbaugebiete LINZ AG Wärme Bestehende Transportleitungen LINZ AG Wärme Geplante Transportleitungen LINZ AG Wärme Fernwärmenetz Haid Naturwärmeheizwerk Haid

3 Kraftwerkspark als Energiespender der Stadt KRAFTWERK MITTE KRAFTWERK SÜD Biomasse RHKW Wasserkraftwerk Erfahrungen aus dem Betrieb eines Fernwärme Speichers in Kombination mit KWK Seite 3 Kleinmünchen Linie 1a Linie 1b

4 Energieerzeugung mittels Unterstützung durch Fernwärme-Speicher in Linz bis zu 92% Brennstoffausnutzung durch Kraft Wärme Kopplung Energieerzeugung Installierte Leistungen (im GJ 2012) 604 MW thermisch, 422 MW elektrisch Eigenerzeugung (geplant - GJ 2012) GWh Eigenstromerzeugung (davon 85 % Kraft-Wärme-Kopplung, 64 GWh aus Biomasse...5,4 %) GWh Fernwärmeerzeugung 45 % Fernwärme aus Biomasse und Reststoffen 10% Fernwärme durch Fernwärme Speicher Entladung Erfahrungen aus dem Betrieb eines Fernwärme Speichers in Kombination mit KWK Seite 4

5 Maßnahmen zur Effizienzsteigerung der Kraftwerke in Linz Fernwärme speichern Kondensationswärme und Überschusswärme wird zu Fernwärme An- und Abfahrverluste der Anlage über Reduzierstationen weitgehend in Fernwärme (Speicher) umformbar Gegendruckturbinen statt Entnahme Kondensationsturbinen (10% Kühldampf der ND Stufe vermeiden) Modulare Anlagengrößen bei wärmegeführter Fahrweise immer am optimaleren Wirkungsgrad des Einzelblockes Fernwärme Rauchgaswärmetauscher zur Restwärmenutzung Fernwärme Luftvorwärmung für Festbrennstoffkessel Einsatzplanung der Blöcke immer am Markt orientiert oder wärmegeführt Erfahrungen aus dem Betrieb eines Fernwärme Speichers in Kombination mit KWK Seite 5

6 KWK-Wärmeerzeuger sind beschäftigt die Stromseite Steigende Price-Spreads Peak/off-Peak Strompreis = Stundengeschäft jede Stunde anders Restriktive Kühlwasserbescheide Effizienzkriterien in Österreich (KWK-Förderung) Steigende Anforderungen Ausgleichsenergie / Primärregelung etc.. Erfahrungen aus dem Betrieb eines Fernwärme Speichers in Kombination mit KWK Seite 6

7 Die eierlegende Wollmilchsau der Fernwärmespeicher Erfahrungen aus dem Betrieb eines Fernwärme Speichers in Kombination mit KWK Seite 7

8 Nicht schön die Ganglinie Fernwärme 1 Jahr unsortiert 450 MW 400 MW 350 MW 300 MW 250 MW 200 MW 150 MW 100 MW 50 MW 0 MW Erfahrungen aus dem Betrieb eines Fernwärme Speichers in Kombination mit KWK Seite 8

9 FW-Leistung MW Fernwärme-Dauerlinie Fernheizkraftwerk Linz Mitte: Entkopplung von Erzeugung und des Bedarfes durch Fernwärme-Speicher Reduzierung des Spitzenkesseleinsatzes FW-Erzeugung Mehrerzeugung GuD durch Speicher 150 GuD 1a und 1b 100 FW-Bedarf 50 Biomasse und Reststoff Stunden x 10 /Jahr Erfahrungen aus dem Betrieb eines Fernwärme Speichers in Kombination mit KWK Seite 9

10 Ein paar mehr >>>>> Eckdaten des Fernwärmespeichers Behälterhöhe: 65 m Manteldurchmesser: 26 m Wanddicken: 8 bis 30 mm Anzahl der verarbeiteten Blechtafeln 8,5 m x 2,5 m: 252 Stk. Isolierdicke Mantel und Dach: 0,5 m Wendeltreppe mit 365 Stufen (davon 21 Podeste) Speichertemperatur: max. 97 C Speichervolumen: m³ (530 m³/m) Energieinhalt: MWh Füllzeit 3 Monate (mit Deionat) Investitionskosten: Speicher mit FW-Einbindung 4,5 Mio. Euro (2002) Erfahrungen aus dem Betrieb eines Fernwärme Speichers in Kombination mit KWK Seite 10

11 Fernwärmespeicher hier ohne Isolierung Erfahrungen aus dem Betrieb eines Fernwärme Speichers in Kombination mit KWK Seite 11

12 Erfahrungen aus dem Betrieb eines Fernwärme Speichers in Kombination mit KWK Seite 12

13 Funktionsprinzip einfach C FW-Vorlauf zu den Verbrauchern ( heiß ) Wärmeerzeuger Nachheizung über 97 C 97 C - Beladen - Entladen Wärmeerzeuger 60 C 60 C FW-Rücklauf von den Verbrauchern ( kalt ) Erfahrungen aus dem Betrieb eines Fernwärme Speichers in Kombination mit KWK Seite 13

14 Fernwärme Schema FHKW Linz Mitte Erfahrungen aus dem Betrieb eines Fernwärme Speichers in Kombination mit KWK Seite 14

15 :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00:01 Ladung/Entladung Speicher in MW Speicherinhalt in MWh Be- und Entladung des Speichers 400 Speicherbewirtschaftung KW 11 Wärmeeintrag Speicher Wärmeentnahme Speicher Energieinhalt Speicher Erfahrungen aus dem Betrieb eines Fernwärme Speichers in Kombination mit KWK Seite 15

16 FW-Aufbringung ohne Speicher (Planwerte) Erfahrungen aus dem Betrieb eines Fernwärme Speichers in Kombination mit KWK Seite 16

17 FW-Aufbringung mit Speicher (Fahrplan) Erfahrungen aus dem Betrieb eines Fernwärme Speichers in Kombination mit KWK Seite 17

18 Wirtschaftlichkeit Wärme, Strom, Kapazität, Flexibilität Durchschnittliche Außentemperatur: 1,3 C Geplanter Speicherinput: 207 MWh Geplanter Speicheroutput: 305 MWh Tatsächlicher Speicherinput: 230 MWh Tatsächlicher Speicheroutput: 210 MWh Einsparung von ca. 100 MWh FW aus Heißwasserkesseln durch Speichereinsatz an einem unspektakulären Tag ohne zusätzlichen Einsatz von Strom, Erhöhuing der Kapazität, CO2 Einsparung Erfahrungen aus dem Betrieb eines Fernwärme Speichers in Kombination mit KWK Seite 18

19 Speicherladezustand während einer Winterwoche Wärmeinhalt Speicher [MWh] Mo Di Mi Do Fr Sa So Erfahrungen aus dem Betrieb eines Fernwärme Speichers in Kombination mit KWK Seite 19

20 Speicherladezustand während einer Herbstwoche Wärmeinhalt Speicher [MWh] Mo Di Mi Do Fr Sa So Erfahrungen aus dem Betrieb eines Fernwärme Speichers in Kombination mit KWK Seite 20

21 Vorteil eines Fernwärme-Systems mit Speicher FW-Speicher ermöglicht: Druckhaltung (max. 65 m statischer Wasserdruck) Ausdehnungsaufnahme des Fernwärmewassers Einsparung von Spitzenkesseleinsatz Puffer Höhere Brennstoffausnutzung durch Gegendruck Dampfturbine Ruhigeres Fernwärmesystem (Druckstöße laufen sich tot, Rücklaufdruck fast konstant) Größere FW-Nachspeisewasserreserve optimierte Wasserwirtschaft Hohe Flexibilität bei der Anlageneinsatzplanung Zusätzliche Kapazität Ersatz von Deionat für die Speisewassernachspeisung Erfahrungen aus dem Betrieb eines Fernwärme Speichers in Kombination mit KWK Seite 21

22 Es ist noch einiges zu tun hoher Lernbedarf für die Einsatzstrategie und Betrieb Einsatzstrategie von der Jahreszeit abhängig nur bedingter Spitzeneinsatz möglich (max. 97 C) bedingt bei n-1 Sicherheit zu berücksichtigen der restliche Anlagenpark muss Vorteile aus dem Speicher lukrieren können (KWK-Anlagen, Biomasse,...) Erfahrungen aus dem Betrieb eines Fernwärme Speichers in Kombination mit KWK Seite 22

23 Das Thema FW-Speicher hat Zukunftspotential Dezentrale Speicher (Versorgungssicherheit) Temperaturen > 100 C (Ölspeicher, Druckspeicher) Integrierende Optimierungssysteme verbessern Prognose des Speicher-Soll-Ladezustandes Kraft Wärme Kälte Kopplung mit Wärme- und Kälte - Speichern Erfahrungen aus dem Betrieb eines Fernwärme Speichers in Kombination mit KWK Seite 23

24 Danke! Fragen willkommen! Ing. Hubert Pauli Technische Planung Energieerzeugung A-4021 Linz, Wiener Straße 151 Tel.: +43/732/ Fax: +43/732/ Erfahrungen aus dem Betrieb eines Fernwärme Speichers in Kombination mit KWK Seite 24