Fernwärme DIE KOMFORT-ENERGIE

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Alwin Krause
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1 Fernwärme DIE KOMFORT-ENERGIE Netzanalyse mit schwedischer Hilfe Roger Stahel, IS SaveEnergy AG

SaveEnergy- Das Unternehmen IS SaveEnergy AG entwickelt, vertreibt und unterhält Lösungen für die kombinierte Abgasreinigung und Wärmerückgewinnung bei

2 SaveEnergy- Das Unternehmen IS SaveEnergy AG entwickelt, vertreibt und unterhält Lösungen für die kombinierte Abgasreinigung und Wärmerückgewinnung bei Holzheiz-(kraft)werken. SaveEnergy Lösungen umfassen: Abgaskondensatoren Elektroabscheider Gewebefilter Wasseraufbereitungssysteme Entschwadungsanlagen 2

3 Ausgangslage Energieeffizienz (DACH) Basierend auf der BFE- Studie «Systemoptimierung automatischer Holzheizungen» aus dem Jahre 2005 liegen die Gesamtverluste bei der Wärmeerzeugung und verteilung zwischen 20-70%. Die grösste Anzahl an untersuchten Anlagen hat Verluste im Bereich von 40-45%. Gemäss einer Erhebung durch das Land Salzburg im Jahr 2013 haben sich die Kosten für Biomasse zwischen 2005 bis 2013 um 50% verteuert. 3

4 Ausgangslage Energieeffizienz (Schweden) Der schwedischen Fernwärme wird gemäss einer Studie durch das Planungsbüro FVB (2010) aufgrund von hohen Rücklauftemperaturen ein Schaden von EUR/Jahr zugeführt. Die durchschnittlichen Vorlauftemperaturen in Schweden liegen bei 83 C, die durchschnittlichen Rücklauftemperatur bei 48 C. Die Daten entstammen aus einer breit angelegten Studie bei 140 Wärmenetzen. Die untersuchten Anlagen repräsentieren 80% der schwedischen Wärmebezüger. 4

Wirkungsgrad Jahresnutzungsgrad des Kessels

5 Wärmeverluste in der Fernwärme 10% 10% 25% Abgas-, Bereitschafts-, Verteilungsverluste Feuerungstechnischer Wirkungsgrad Jahresnutzungsgrad des Kessels Feuerungstechnischer Wirkungsgrad η tot = Q (OUT) Q (IN) ; Q (IN) η tot = Q (OUT) 5 5

6 Fernwärme 2016 Wärmeverlust Strahlung, Stand- by: 10% T Abgas = 180 [ C] x p < 150 [mg/nm 3 ] Wärmeverlust Abgas: 10% (H u ) 35% (H o ) Wärmeabnehmer P Anschluss = 2.4 [MW] η: 60% Brennstoffkosten: CHF Holzfeuerung P th = 4 [MW] Brennstoff= W40 T RL = 60 [ C] T VL = 80 [ C] Wärmeverlust Netz: 25% 6

7 Fernwärme 2020 Wärmeverlust (Abgas): 1.5% (H u ) 12% (H o ) Nass E- Abscheider Kondensator +23% WRG Holzfeuerung P th = 2.4 [MW] Brennstoff= W40 T Abgas = 43 [ C] x p < 20 [mg/nm 3 ] T RL = 40 [ C] T VL = 80 [ C] Wärmeverlust Strahlung, Stand- by: 10% 7 Wärmeabnehmer P Anschluss = 2.4 [MW] η: 100% Brennstoffkosten: CHF Wärmeverlust Netz: 10%

8 Nutzen der Energieeffizienz Reduktion der Investitionskosten 50% geringer Volumenstrom, resp. 30% kleinerer Durchmesser im Wärmenetz Einsparung 100 CHF/m Trasse (Netz: m Trasse ) Einsparungen CHF % kleinere Heizzentrale (4 MW 2.4 MW) spez. Inv.kosten Wärmeerzeugung 600 CHF/kW Einsparungen CHF Reduktion der Betriebskosten 40% tiefere Brennstoffkosten spez. Brennstoffkosten 0.05 CHF/kWh (3 000 h/a) Einsparungen CHF

9 Fernwärme in Schweden /MWh,ºC 0,40 Value of lower temperature level for some swedish DH systems, ,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 A B C D E F G H I J K L M N O P Q S T U V X R Y Jährliche Verluste = 4 [MW] * [h/a]* 20 [ C]* 0.3 [EUR/(MWh* C)]= [EUR/a] 9

10 Schwedische Temperaturanalyse Ablauf einer Temperaturanalyse in Schweden Statusbeschreibung des Wärmeverbundes Wirtschaftlichkeitsanalyse des Wärmeverbundes Identifikationen der kritischen Wärmebezüger Bewertung der kritischen Wärmebezüger Kostenermittlung für Massnahmen zur Fehlerbehebung Priorisierung der Massnahmen zur Fehlerbehebung 10

11 WV Pfäffikon Quelle: Temperaturanalyse Pfäffikon, FVB Wärmeabnehmer: Wärmeverkauf: ~6 000 [MWh] 70 Wärmeabnehmer Wärmeerzeugung: Holzfeuerungen: [kw] / 900 [kw] Gasfeuerung: 230 [kw] 11

12 WV Pfäffikon Wärme Wasservolumen T Verbraucher Einfluss auf T RL Platz Kunde kwh/a m 3 /a C C 1 H+S Im Spitz ,7-3,7 2 Migros ,2-1,6 3 Sandgrubenstr. 1,2,3, ,2-1,3 4 ARA ,9-1,2 5 SH Obermatt ,2-0,8 6 COOP ,7-0,7 7 Gewerbe Frohwies ,9-0,7 8 Schellenberg Druck ,0-0,6 9 Werkgebäude ,4-0,5 10 Maschinenimport ,1-0,4 11 Friedhofstr. / ,7 Obermattstr. -0,4 12 Schellenberg MFH ,8 0,0 13 Möbel Waeber ,1 0,0 Die schlechteste Kühlung des Netzrücklaufs weist H+S Im Spitz auf. Weitere Wärmeabnehmer mit einem hohen Verbesserungspotential sind Migros, Sandgrubenstrasse 1,2,3,4 und ARA. 12

13 WV Pfäffikon Spreizung heute [ C] Spreizung nach Verbesserung [ C] Kosten der Massnahme [CHF] Gewinn durch Installation einer RKA [CHF/a] Massnahme Abschreibungszeit [Jahr] Jetzt 12, , , , ,4 1. Schliessen von Bypass- Ventilen 2. Optimieren der Sollwerteinstellungen 3. Optimieren der Regelung für die Warmwasseraufbereitung 4. Umbau der Warmwasseraufbereitung 13

Erzeugungsstation (1999) Wasser mit einem Härtegrad von 31 [fh]

14 CH- Referenz: Direkte Brauchwarmwasser- Erzeugung Wohnüberbauung in Dietlikon (Im Park) 5 direkte Brauchwarmwasser- Erzeugungsstation (1999) Wasser mit einem Härtegrad von 31 [fh] Erstes Entkalken der Stationen nach 5 Betriebsjahren (2014) Quelle: Alfa Laval 14

15 CH- Referenz: Direkte Brauchwarmwasser- Erzeugung T VL = 80 C T RL = 30 C T Frischwasser = 10 C Quelle: Alfa Laval 15

Massnahmen zur Verhinderung vom Kalkaufbau an den Plattenoberflächen Einsatz von enthärtetem Wasser Sicherstellung von hohen Strömungsgeschwindigkeiten.

16 Massnahmen zur Verhinderung vom Kalkaufbau an den Plattenoberflächen Einsatz von enthärtetem Wasser Sicherstellung von hohen Strömungsgeschwindigkeiten. Die turbulente Strömung im Wärmetauscher führt zum «Abwaschen» der Kalkschichten. Sicherstellen einer reduzierten primärseitigen Eintrittstemperatur. Dadurch kann der thermische «Schock» auf den Plattenoberflächen verhindert werden. 16

(5 [MW] / 2 [MW]) Staubgehalt: < 20 [mg/nm 3 ] (bei 11 vol-%

17 CH- Referenz: Affoltern am Albis Abgaskondensation Betreiber: Planer: Holzfeuerungen: HEA Holzenergie AG Durena AG 7 [MW] (5 [MW] / 2 [MW]) Staubgehalt: < 20 [mg/nm 3 ] (bei 11 vol-% O 2 ) Entschwadung: bis -5 [ C] Inbetriebnahme: Februar

18 CH- Referenz : Affoltern am Albis Abgaskondensation Abgas von Feuerungen < 150 [mg/nm 3 ] 180 [ C] Mischgas zum Kamin < 20 [mg/nm 3 ] Entschwadung Entschwadungsluft Abgaskondensator Wasserbehandlung T VL T RL Nasselektroabscheider 18 Kondensat

19 CH- Referenz : Affoltern am Albis Abgaskondensation 19

20 CH- Referenz : Affoltern am Albis Abgaskondensation Betriebskontrolle Februar 2014 Produzierte Wärmemenge: Kessel 1 (5 MW): MWh/Monat Kessel 2 (2 MW): 744 MWh/Monat Kondensation: 286 MWh/Monat (11%) Brennstoffeinsparungen: CHF/Monat Rücklauftemperatur: ~52 C Wassergehalt Brennstoff: 40 % 20

21 CH- Referenz : Affoltern am Albis Abgaskondensation 21

22 CH- Referenz : Affoltern am Albis Abgaskondensation 22

23 SaveEnergy The economical way 23

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