Fernwärme DIE KOMFORT-ENERGIE

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1 Fernwärme DIE KOMFORT-ENERGIE REFUNA Massnahmen zur Rücklauftemperatur- Absenkung Effizienzsteigerung des Systems Fernwärmewachstum und Innovationen 8. Tagung vom 15. Januar 2009 in Biel-Bienne

2 Ausgangslage Suboptimale Wärmeversorgung Im Paul Scherrer Institut (PSI) wurden Massnahmen zur Optimierung die Wärmeversorgung ab Refuna-Fernwärmesystem realisiert. Die Rücklauftemperatur ab dem Areal-West war unstabil und für die Wärmeauskopplung nicht optimal. Der Heizwasser-Massenstrom wurde stabilisiert. Im Rahmen der Forschung Mittelenergie-Teilchenphysik in der Hochfrequenzanlage SG PSI-West (HF-Anlage) fallen praktisch über das ganze Jahr grosse Energiemengen aus der Systemkühlung an. Diese Energiemengen wurden mittels Luftkühler an die Aussenluft abgegeben. Im Hochsommer waren diese Luftkühler nicht im Stande, die ganze Energiemenge abzuführen, was die Betriebssicherheit der HF-Anlage negativ beeinflusst hat. Das Ziel war, im Winterbetrieb die Abwärme mit einem minimalen technischen Aufwand und möglichst effizient dem Fernleitungsnetz PSI-West zukommen zu lassen (WRG-Betrieb)

3 Ist-Zustand Unstabile Refuna-Rücklaufzustände / keine Abwärmenutzung

4 Systemdaten Refuna-Netz Vorlauftemperatur C gleitend Rücklauftemperatur C Betriebsdruck 13 bar (ue) Hochfrequenzanlage-Abwärme Mittlere Leistung 1'250 kw Spitzenleistung 1'500 kw Verfügbarkeit: ganzes Jahr; ohne Oktober und November Vorlauf am Systemtrennungsumformer C Rücklauf an Systemtrennungsumformer C Kühlturmleistung 2'000 kw

5 Zielsetzungen Vorgaben für die Realisierung Kontrollierte Rücklauftemperatur Reduktion Energiebedarf Substitution Elektrizität/Abwärme Erhöhung Kühlkapazität HF-System Verfügbarkeit Einsparung Betriebskosten Kurze Amortisationslaufzeit Umweltschonende Technologie

6 Lösungsansätze Wirtschaftliche Energieoptimierung In der Hauptzuleitung der Refuna wird mittels 2 Pumpen die Zirkulation PSI-intern gewährleistet. Genügt die abgegebene Energiemenge nicht, um die PSI-Verbraucher mit Wärme zu versorgen, wird die Vorlauftemperatur (PSI-seitig) mittels Einspritzung von Fernleitungswasser (Refuna) angehoben. Die Rücklauftemperatur wird durch die Massenstromregelung minimal gehalten Die Abgabe der in der HF-Anlage anfallenden Wärme erfolgt über einen Plattentauscher direkt in den Rücklauf des Fernleitungsnetzes PSI Areal West. Vorteile: einfache Lösung, minimaler Platzbedarf minimale Zunahme an Wartung und Unterhalt Abwärmenutzung im gesamten PSI-Areal Abschalten des Refuna-Systems im Hochsommer möglich (Temperatur im Sommer für Lüftungsanlagen ausreichend), daher zusätzliche Betriebskostensenkung

7 Soll-Zustand Rücklauf-Regelung / Einbindung Hochfrequenzanlage

8 Regelverhalten Gleitende Heizwassertemperaturen VL Refun a VL HFKühlung RL PSI West

9 Berechnungsresultate Anteil Abwärme 53% bei AUL-T ca. 5 C (Q_2 / Q_1) Total PSI West MWh_th Abwärme MWh_th Refuna MWh_th 0.85 MW 0.45 MW

10 Messresultate Anteil Abwärme 48% - 52% bei AUL-T ca. 5 C (Q_2 / Q_1)

11 Energiekosten Die Energiekosten werden um 41% reduziert Wärmebedarf WRG 41% FW 44% Energiekosten 41% FW 59% WRG 56%

12 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Die Investition wird in ca. 4 Jahren amortisiert

13 Resultate Die Projektziele wurden erreicht Das Konzept hat sich im Betrieb als zuverlässig und effizient bewährt. Die Projektziele wurden erreicht. Die Investitionen betragen ca. Fr. 500'000.-, die Wärmeeinsparung ca. 1'655 MWh_th/a. Die Amortisationslaufzeit liegt bei ca. 3.8 Jahren. Durch die Realisierung ergaben sich weitere Vorteile redundante Kühlung der HF-Anlage und Kapazitätserhöhung der Wärmeversorgung vom West-Areal