PUBLIZIERBARER Endbericht. Solaranlage BC Regionalwärme Krumpendorf

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1 PUBLIZIERBARER Endbericht Solaranlage BC Regionalwärme Krumpendorf 1

2 A) Projektdaten Titel: Programm: Solaranlage BC Regionalwärme Krumpendorf Solare Großanlagen - Solare Einspeisung Dauer: bis Koordinator/ Projekteinreicher: Kontaktperson Name: BC Regionalwärme Krumpendorf GmbH DI Christoph ASTE Kontaktperson Adresse: Schlossallee Krumpendorf Kontaktperson Telefon: Kontaktperson Projekt- und Kooperationspartner (inkl. Bundesland): Adresse Investitionsobjekt: office@asteenergy.at Klima- und Energiefonds Hauptstrasse Krumpendorf Projektwebsite: Schlagwörter: Projektgesamtkosten: Fördersumme: Klimafonds-Nr: Solare Einspeisung, Sommerlast für Heizwerk, ,00 Euro ,00 Euro KR14ST5K11679 Erstellt am:

3 B) Projektübersicht 1 Executive Summary Gegenstand des Projektes ist die solare Wärmeeinspeisung in das neu errichtete Biomasseheizwerk in Krumpendorf am Wörthersee - mit einer bivalenten Biomassezweikesselanlage mit Speicher - zur Effizienzsteigerung mittels Abdeckung der Sommerlast in der Gemeinde Krumpendorf. Zur solarthermischen Wärmeproduktion wurden 19 Kollektoren HOVAL GFK-2GT samt Einbindung in die Kesselhaushydraulik und übergeordneter Kesselhaussteuerung errichtet. 3

4 2 Hintergrund und Zielsetzung Vom Biomasseheizwerk Krumpendorf der BC-Regionalwärme Krumpendorf GmbH mit einer bivalenten Biomassemehrkesselanlage (Biomassekesselnennleistung 1500 kw/490 kw mit Rauchgaskondensation mit 225 kw inkl. Wärmepumpe, Puffer mit 61 m³; Ölkessel kw) wird in das zu errichtende Nahwärmenetz der Firma Bioprojekte GmbH für das Gemeindegebiet von Krumpendorf am Wörthersee Wärme ganzjährig im Ausmaß von MWh/a im Endausbau geliefert erfolgte die Errichtung und Inbetriebnahme einer 191 m² Solaranlage am Heizhausdach und samt übergeordnete Heizhausregelung. Mit Errichtung der gesamten Heizzentrale sollen folgende Kennzahlen in der Nahwärmeversorgung erreicht werden: Kennzahlen Einheit Planungsziel Gesamtnutzungsgrad (bezogen auf Biomasse) [%] 109 Vollbetriebsstundenzahl der Wärmeabnehmer [h/a] Anschlussdichte Wärmenetz [(MWh/a)/Trm] 1,05 Nummer Einheit Planungsziel Vollbetriebsstundenzahl des Biomassekessels 1 [h/a] Vollbetriebsstundenzahl des Biomassekessels 2 [h/a] Temperaturen im Auslegungspunkt Messstelle Einheit Planungsziel Temperatur Hauptvorlauf Wärmeerzeugung T454 [ C] 96 Temperatur Hauptvorlauf Fernleitung T461 [ C] 94 Temperatur Hauptrücklauf Wärmeerzeugung T451 [ C] 75 Temperatur Hauptrücklauf Fernleitung T462 [ C] 50 4

5 Abbildung 1: Schema solare Einbindung in Heizbetrieb (ohne Wärmepumpe) Wärmebedarf Einheit Planungsziel Gesamtwärmebedarf (inkl. Netzverluste) [MWh/a] Wärmeleistungsbedarf Einheit Planungsziel Gesamt-Wärmeleistungsbedarf der Wärmeerzeugung [kw] Abbildung 2: Wärmebedarf des Nahwärmenetzes Krumpendorf 5

6 3 Projektinhalt Das Kollektorfeld wurde am Heizhausdach der Regionalwärme Krumpendorf mit 191 m² Kollektorfläche errichtet. Der Standort des Biomasseheizhauses liegt auf Gstk. 247/1 KG Pritschitz Gemeinde Krumpendorf am Wörthersee auf ca. 448 m Seehöhe. 6

7 Abbildung 3: Positionierung der Kollektorfelder Der solare Jahresertrag von rund 80 bis 90 MWh/a wird in einen Pufferspeicher eingespeist. Die Modulaustrittstemperatur beträgt zumeist 70 und 90 C, die Eintrittstemperatur liegt im Sommer bei 60 C. Die Pufferkapazität beträgt 2* l. Weiters wird durch die Einbindung der Solaranlage in den Kreislauf der Wärmepumpe an der Kondensationsanlage erprobt werden, ob und wie der COP der Wärmepumpe angehoben werden kann. 7

8 Foto: Integration der Wärmepumpe in das oberste Bündel der Rauchgaskondensationsanlage, die Temperatur im Kaltwassertank der Wärmepumpe wird von der Solaranlage angehoben Abbildung 4: übergeordnete Heizhausregelung mit Vollbetrieb der Solaranlage 8

9 Die restliche Wärmeversorgung übernimmt ein bivalente Biomasse-zweikesselanlage mit einer zusätzlichen Ölkesselausfallsreserve. Abbildung 5: übergeordnete Heizhausregelung im Sommerbetrieb mit Kesselschwachlast 9

10 Abbildung 6: Hydraulikschema der Wärmeversorgung 10

11 Das Regelungs- und Steuerungskonzept sowie die Visualisierung der Solaranlage erfolgt mittels einer übergeordneten Wärmenetzsteuerung in Verbindung mit dem Fernwärmenetz Krumpendorf. Auch die Datenaufzeichnung, Auslesung der Wärmemengenzähler, Puffermanagement sowie die Störungsmeldung wird durch diese übergeordnete Heizhaussteuerung realisiert. Abbildung 7: Solare Produktionsdaten im Zeitraum bis (Linke Achse in kw Leistung der Solaranlage, rechte Achse in kwh Wärmeproduktion seit Inbetriebnahme ) 11

12 Zur Anwendung kommen Hoval GFK-2GT Flachkollektoren mit einem Solar Keymark Certificate 011-7S2289 F. Abbildung 8: Daten der Solarkollektoren für das Projekt Der solare Deckungsgrad wurde in der Simulation mit 6,9% des gesamten jährlichen Wärmebedarfs errechnet, der gesamte jährliche Kollektorfeldertrag wird dabei mit rund 85 MWh/a angenommen. 12

13 Abbildung 9: monatliche Verteilung der solarthermischen Erträge und der solaren Deckungsgrade 13

14 4 Schlussfolgerungen und Empfehlungen Der Einsatz großer Solarthermieanlagen in Kombination mit Nahwärmeanlagen ist jedenfalls mit der Wärmeversorgung von Neuanschlüssen und zur Behebung von Problemen in der Sommerwärmebedarfsdeckung von Nahwärmenetzen auch wirtschaftlich interessant. Die Wärmegestehungskosten der Solaranlage sind weit unterhalb des Öl-/Gaskesselbetriebes, aber auch absolut konkurrenzfähig zum Biomassekesselbetrieb. Voraussetzung dafür ist eine frühe Abstimmung der Gesamtplanung bezüglich Hydraulik- und Montagekonzept. Außerdem ist der Direktbezug beim Hersteller samt einer Gesamtvergabe des kompletten Solarkreises (Kollektoren, Rohrleitungen, Systemtechnik, Pufferspeicher) entscheidend für eine sichere Gesamtanlagenfunktion. Eine niedrige Netzrücklauftemperatur spielt dabei eine zentrale Rolle. Die Kombination Solarthermie mit Nahwärmeeinspeisung erhöht den Gesamtanlagenwirkungsgrad spürbar und verhindert Stagnation effektiv, erfordert jedoch eine klare Abstimmung mit der Solaranlagenintegration. Die, in diesem Projekt gewählte Solaranlagengröße wurde v.a. durch den vorhandenen Platz auf dem Gebäudedach beschränkt, ein weiterer Ausbau der Solarthermie ist jedoch bereits in Planung. Grundsätzlich wird eine Anlagengröße empfohlen, die einen reinen solaren Sommerbetrieb ermöglicht, da in diesem Fall die Betriebsaufwendungen im Sommer drastisch reduziert werden können. Die Optimierung von Speicher - und Lastmanagement zur Verringerung des Schwachlastbetriebes des Hackgutkessels ist im Sommer 2015 die nächste Herausforderung zur Finalisierung dieses Projektes. Zusätzlich ist die Integration einer Wärmepumpe im Heizbetrieb ein weiterer Meilenstein zur Effizienzsteigerung von Nahwärmeanlagen. 14

15 Folgende Erkenntnisse wurden im Zuge dieses Projektes gewonnen und können als Grundlage für Folgeprojekte empfohlen werden: Pufferspeicher min. 250 Liter je m² Solarfläche Achtung: Biomassekessel brauchen zusätzliche Pufferkapazitäten (Mindestdämmstoffdicke > 200 mm bei λ40 C = 0,04 W/m2K od. ÖNORM M 7580) Solare Wärmeproduktionskosten sind systemrücklauftemperaturabhängig (~ +1 / C NetzRL) Solarfeld-Dimensionierung: Kollektorleistung entspricht im 1. Bauabschnitt der Netzverlustleistung, bis max. 20% solare Deckung ist ok. Systemdruck 2,5 bar, Ansprechdruck für Sicherheitsventil 6 bar Regelung: Solarkreispumpe - dt Puffer mitte zu Kollektorfühler, Pufferladepumpe- dt Puffer unten zu SolarVL C) Projektdetails 5 Arbeits- und Zeitplan UMSETZUNGSSCHRITTE MEILENSTEINE Planung 06-08/2014. Solar-Fördereinreichung Solar-Förderzusage Heizhaus Hydraulik 1-4/2015. Errichtung Solarmodule 4/2015. Inbetriebnahme 4/2015. Regelungsoptimierung 5-8/2015. Abrechnung Abbildung 10: Zeitplan 15

16 6 Publikationen und Disseminierungsaktivitäten Im Zuge der alljährliche Weiterbildungsveranstaltung von klimaaktiv qm heizwerke Biomassenahwärme: Mit Kondensations- und Solaranlagen fit für die Zukunft am wurde u.a. dieses Projekt präsentiert. Über 80 Teilnehmende - darunter AnlagenbetreiberInnen, FörderreferentInnen, HerstellervertreterInnen und MitarbeiterInnen von Wärmeversorgern und renommierten Planungsbüros aus ganz Österreich - kamen nach Gleisdorf um den Einsatz von Solar- und Kondensationsanlagen für Biomassenahwärme zu diskutieren und Neuigkeiten und Erkenntnisse aus der Branche zu erfahren. Nachlese: In den kommenden Monaten ist geplant, das Heizwerk Krumpendorf als Lehrheizwerk zu etablieren. Zusätzlich wurde untenstehende Tafel am Heizwerk errichtet. 16

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18 Abbildung 11: Fördertafel wurde am Heizhaus angebracht Diese Projektbeschreibung wurde von der Fördernehmerin/dem Fördernehmer erstellt. Für die Richtigkeit, Vollständigkeit und Aktualität der Inhalte übernimmt der Klima- und Energiefonds keine Haftung. 18