Herzlich willkommen. Technische Fragen zu Wärmenetzen Auslegung, Wasserqualität, Konzepte

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1 Herzlich willkommen Technische Fragen zu Wärmenetzen Auslegung, Wasserqualität, Konzepte

2 Nahwärmenetz Leistungsverlegung Dirk Wietzke Biogas - Wärmenutzung 2

3 Nahwärmenetz Fernwärmeleitungen Stahlrohr PU-Schaumstoff Medienrohr Kupferrohr PEX-Rohr PEX- Doppelrohr CU-Doppelrohr PE-Kunststoffmantel Leckageüberwachung Quelle: LOGSTOR Dirk Wietzke Biogas - Wärmenutzung 3

4 Nahwärmenetz Fernwärmeleitungen Verbindungen durch: - Verschraubungen - Pressfittinge - Schweißen Mantelrohr - Wasserdicht aufschrumpfen Isolierung - PU-Schaum Quelle: LOGSTOR Dirk Wietzke Biogas - Wärmenutzung 4

5 Nahwärmenetz Fernwärmeleitungen Quelle: LOGSTOR Dirk Wietzke Biogas - Wärmenutzung 5

6 Nahwärmenetz Fernwärmeleitungen Dirk Wietzke Biogas - Wärmenutzung 6

7 Nahwärmenetz Fernwärmeleitungen Dirk Wietzke Biogas - Wärmenutzung 7

8 Wärmenetze Berechnungen Q m = (Tv Tr) x cp W m = (70 50) x 1,162 = kg/h m kg/h Massenstrom Q W Leistung Tv K ( C) Vorlauftemperatur Tr K ( C) Rücklauftemperatur cp Wh/kg/K Spez. Wärmekapazität Wasser 1,162 m = 100 kw (70 50) x 1,162 = 4,3 m³/h Stahlrohr DN 50, Verluste 16,14 W/m m = 100 kw (80 40) x 1,162 Rohrauslegung Fließgeschwindigkeit 1,5 m/s = 2,15 m³/h Druckverlust 150 Pa/m = 1,5 mbar/m Stahlrohr DN 32, Verluste 12,84 W/m Verluste 20 % Dirk Wietzke Biogas - Wärmenutzung 8

9 Wärmenetze Berechnungen Auslegung mit hohe Spreizung, 80 / 50 C besser 40 C Geringe Durchflußmenge Dünne Leitungsquerschnitte Geringere Investition Weniger Verluste Weniger Pumpenenergie Hohe Spreizung erfordert hydraulischen Abgleich Differenzdruck- und Durchflußmengen-Regulierventil Rücklauftemperaturbegrenzung Rohrnetzberechnung vom Fachmann! Jeder Abnehmer bekommt soviel Leistung wie er benötigt/bestellt, nicht mehr und nicht wenigen Dirk Wietzke Biogas - Wärmenutzung 9

10 Nahwärmenetz Hausanschluss Heizkreis Anlagenregler M Warmwasserbereiter Nahwärmeleitung 000 S J Heizkessel + *++ - Gas - Heizöl - Pellets - - Hackschn. - Holzverg. Wärmetauscher Dirk Wietzke Biogas - Wärmenutzung 10

11 Nahwärmenetz Hausanschluss + *++ Heizkreis 000 S J - Wärmetauscher Anlagenregler M Warmwasserbereiter Nahwärmeleitung Heizkessel - Gas - Heizöl - Pellets - Hackschn. - Holzverg Dirk Wietzke Biogas - Wärmenutzung 11

12 Nahwärmenetz Übergabestationen Wohnhäuser bis ca. 35 kw 60 x 60 x 180 cm Warmwasser über Frischwasserstation Dirk Wietzke Biogas - Wärmenutzung 12

13 Biogas - Wärmenutzung BHKW-Container BHKW-Leistung 400 kw el 370 kw th + * S J Wärmetauscher Nahwärmeleitung Dirk Wietzke Biogas Wärmenutzung 13

14 Biogas - Wärmenutzung Energieausnutzung BHKW Feuerungswärmeleistung 100,0% 952 kw Elektrische Leistung 42,0% 400 kwel Feuerungswärmeleistung Wärmeleistung 38,9% 370 kwth Prozesswärm 0,0% 0 kw Abgaswärme 10,0% 95 kw Verluste 9,1% 87 kw 100,0% 952 kw Verluste 2,0% 7 kw Nutzwärme 98,0% 363 kw 100,0% 370 kw Betriebsstunden Biogasanlage x 363 kw kwh/jahr Beheizung Fermenter pauschal 25 % entsp. ca. Heizöläquivalent = l Heizöläquivalent = l 100 kw Beheizung Gebäude Std/Jahr Heizöläquivalent = l 644 kw Schule Std/Jahr Verbrauch ca. = l 252 kw Gesamt = l 996 kw Dirk Wietzke Biogas - Wärmenutzung 14

15 Biogas - Wärmenutzung Energieausnutzung BHKW Beheizung Fermenter pauschal 25 % Nutzwärme = l 363 kw Heizöläquivalent = l 100 kw Nutzwärme = l 263 kw Beheizung Gebäude Std/Jahr Heizöläquivalent = l 644 kw Schule Std/Jahr Verbrauch ca. = l 252 kw Gesamt = l 896 kw Kesselwirkungsgrad 90 % = Nutzwärmemenge kwh = 769 kw Gleichzeitigkeitsfaktor für 57 Anschüsse 0,9 = 692 kw Wärmeleitungsverluste ca. 27 kw = 719 kw Nutzwärmemenge + Leitungsverluste kwh Dirk Wietzke Biogas - Wärmenutzung 15

16 Biogas - Wärmenutzung Nahwärme-Gleichzeitigkeit der Abnehmer, leistungsbezogen Musterstr. Musterweg Dirk Wietzke Biogas - Wärmenutzung 16

17 Biogas - Wärmenutzung Energieausnutzung BHKW Jahresdauerlinie 1. BHKW 263 kw / 36,6 % der Wärmeleistung (719 kw) 2. Zusätzlich Heizkessel für Spitzenlast und bei Wartung/Störung Leistungs- anteil: Wärme- menge: 10 % 25 % 20 % 50 % Heizöl / Erdgas 30 % 75 % 40 % 85 % Volllast Teillast Teillast 50 % 93 % Dirk Wietzke Biogas - Wärmenutzung 17

18 Biogas - Wärmenutzung Energieausnutzung BHKW Jahresdauerlinie 1. BHKW-Anteil des Wärmebedarfs Leistungsanteil = 263 kw / 719 kw = 36,6 % Wärmebedarf = kwh x 80 % = kwh/jahr Ausfallzeiten = - 10 % = kwh/jahr kwh/jahr 72 % 2. Zusätzlich Heizkessel für Spitzenlast und bei Wartung/Störung Leistungsanteil = 456 kw / 719 kw = 63,4 % Erdgasverbrauch = kwh x 20 % = kwh/jahr 3. Redundanzleistung vorh./bzw. neu 2 x 400 kw oder 1 x 800 kw Erdgasanteil Ausfallzeiten über Biogas-Kessel = kwh/jahr Biogasanteil kwh/jahr 28 % Kessel-Wirkungsgrad = / 94 % x 1,11 = kwh/jahr (H o -Abrechg. Erdgas) Kessel-Wirkungsgrad = / 94 % = kwh/jahr (H u -Biogas) Dirk Wietzke Biogas - Wärmenutzung 18

19 Nahwärmenetz BHKW-Container 400 kw el 370 kw th Teilversorgung, 18 Wohnhäuser 18 x 15 kw = 270 kw Volllaststunden h/jahr kwh Biogas Volllaststunden h/jahr 363 kw x h = kwh 263 kw x h = kwh Restwärme kwh Teilversorgung wegen Ausfallzeiten des BHKW! Dirk Wietzke Biogas - Wärmenutzung 19

20 Nahwärmenetz BHKW-Container 400 kw el 370 kw th Teilversorgung, 57 Wohnhäuser 57 Anschlüsse 719 kw kwh Biogas Volllaststunden h/jahr Wärmeverluste kwh 363 kw x h = kwh 263 kw x h = kwh Restwärme kwh Teilversorgung wegen Ausfallzeiten des BHKW! Dirk Wietzke Biogas - Wärmenutzung 20

21 Nahwärmenetz BHKW-Container 400 kw el 370 kw th Vollversorgung, 57 Wohnhäuser Vollversorgung 57 Anschlüsse 719 kw kwh Biogas Puffer 2 x l Wärmeverluste kwh Heizöl l Bei Wärmenetzen ist die Vollversorgung die wirtschaftlich günstigere Lösung. Reserve- und Spitzenlast über - Heizöl / Erdgas für Spitzenlast - Biogas bei BHKW-Wartung - Biogas bei bei BHKW-Ausfall Dirk Wietzke Biogas - Wärmenutzung 21

22 Wärmenetz Mengen und Anteile kwh Vollversorgung Therme Kessel BHKW Netzwerkzähler kwh kw Wärmenetz kw Gaskessel 352 kwth. BHKW m 56 Abnehmer kwh Gesamt kwh BHKW 89 % kwh Erdgas 11 % Dirk Wietzke Biogas - Wärmenutzung 22

23 Wärmenetz Mengen und Anteile kwh Vollversorgung BHKW-Rest Therme Kessel BHKW Netzwerkzähler kwh BHKW-Rest kwh 26 % kw Wärmenetz kw Gaskessel 352 kwth. BHKW m 56 Abnehmer kwh Gesamt kwh BHKW 89 % kwh Erdgas 11 % Dirk Wietzke Biogas - Wärmenutzung 23

24 Wasserqualität Quelle: Enwa Water Technology AS Dirk Wietzke Biogas - Wärmenutzung 25

25 Wasserqualität EnwaMatic -Technologie Wasseraufbereitung in Nahwärmenetzen chemikalienfreier Korrosionsschutz selbstregulierender ph-wert 8,5 bis 10,5 kontinuierlicher Schlamm-/Partikelfilter 5 µm Bakterienbarriere Reduzierung der Gesamthärte in der Anlage autom. Luftabscheidung Wasserenthärtung automatische Rückspülung Quelle: Enwa Water Technology AS Dirk Wietzke Biogas - Wärmenutzung 26

26 Wasserqualität Quelle: Enwa Water Technology AS Dirk Wietzke Biogas - Wärmenutzung 27

27 Wasserqualität Optimierte Wasserqualität mit der EnwaMatic Kein Wassertausch! EnwaMatic : Optimierung der Wasserqualität innerhalb 30 Tagen im Betrieb aber wir haben doch einen Schmutzfänger.. Quelle: FTK Heizungsfilter Quelle: Enwa Water Technology AS Dirk Wietzke Biogas - Wärmenutzung 28

28 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Dirk Wietzke Land- u. Energietechnik 04331/ Dirk Wietzke Biogas Wärmenutzung 29

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