Solarunterstützte Nahwärmeversorgungen in Neckarsulm und Friedrichshafen. Betriebsergebnisse und Betriebserfahrungen

Transkript

1 Solarunterstützte Nahwärmeversorgungen in und Betriebsergebnisse und Betriebserfahrungen Janet Nußbicker-Lux Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik Universität Stuttgart

2 N 8 KBG 2. Bauabschnitt Bauabschnitt Kollektorfelder (4050 m²) LEG SWG 4 F 5 SWB Kollektorsammel m³ Heizzentralnetz Wärmespeicher Wärmeverteilnetz SWG KiGa Bauabschnitt 2 LEG Bodenseestraß ße KBG 1 SWB Pufferspeicher 2 x 100 m³ 2.Ausbau 1.Ausbau Heizzentrale Kollektoren 5670 m² ca. 300 Wohneinheiten, Schule, Ladenzentrum,... Nahwärmenetz 3- Leiter- Netz Erdsonden-Wärmespeicher m³ Heißwasser-Wärmespeicher m³ Erdsonden-Wärmespeicher m³ Solarkollektoren 4050 m² Solarkollektoren 5670 m² Wärmeverbrauch 2942 MWh (2007) Wärmeverbrauch 2807 MWh (2007) ca. 390 Wohneinheiten, h it Kindergarten ca. 300 Wohneinheiten, h it Schule, etc.

3 Wärmem menge / [MWh] Abnahme Nahwärmenetz BA2 Abnahme Nahwärmenetz BA1 Gaskessel 2 Gaskessel 1 Solare Vorwärmung BA2 Solare Vorwärmung BA1 Kollektoren BA1 Kollektoren BA2 Kollektoren BA1 + BA monatliche Wärmebilanz für das Jahr Wärmebilanz für das Jahr 2007 Solarer Deckungsanteil am Gesamtwärmebedarf (Trinkwarmwasser und Heizwärme, gemessen im Jahr 2007) 33 % 45%

4 Kollektormontage dachintegriertes Kollektorfeld Kollektorfeld auf einem Lärmschutzwall Kollektorfeld auf Stahlunterkonstruktion Kollektorfeld auf einem Carport dachintegriertes Kollektorfeld auf einem Reihenhaus

5 Solarer Wärmeertrag [kwh/(m²d)] Bauabschnitt 2. Bauabschnitt sol arer Wärmeertrag [k kwh/(m² d] Schule Seniorenwohnheim Ladenzentrum Reihenhäuser Carport Lärmschutzwall Globalstrahlungin der Kollektorebene[kWh/(m² d)] Globalstrahlung in der Kollektorebene [kwh/(m² d)] Solarer Wärmeertrag in Abhängigkeit von der Globalstrahlung in der Kollektorebene für 2007 Solarer Wärmeertrag in Abhängigkeit von der Globalstrahlung in der Kollektorebene für 2002 Solarer Wärmeertrag u. a. abhängig von: * Kollektorneigung (Lärmschutzwall 30, Ladenzentrum 15 ) * Netzrücklauftemperaturen * Betriebsstörungen (defekte Volumenstromregelung, Stagnation, Wartungsarbeiten, Regelung etc.)

6 Spezifischer solarer Bruttowärmeertrag im Jahr kwh/(m² a) Einspeisung Solarwärme ins Netz im Jahr kwh/(m² a) Spezifischer solarer Bruttowärmeertrag im Jahr kwh/(m² a) Einspeisung Solarwärme ins Netz im Jahr kwh/(m² a) Betriebserfahrungen Kollektoren Hohe Netzrücklauftemperatur Feuchtigkeit (beschlagene Abdeckscheiben) Defekte Abdeckscheiben (Vandalismus) Regelung der Volumenströme (z. B. defektes Ventil, falsche Einregulierung) Fouling am Solarwärmeübertrager Bei der Auslegung der Wärmeübertrager auf geringe Grädigkeit (< 3 K) und nicht zu knappe Auslegung achten

7 Turnhalle: Gummidichtung Turnhalle: defekter Glashalter Ablagerungen Solarwärmeübertrager Schule: Steinschlag Lärmschutzwall: Autounfall Kollektoren 1. BA: Beschlagene Abdeckscheiben

8 12000 m³ Heißwasser-Wärmespeicher m³ Erdsonden-Wärmespeicher

9 Wärmemenge e in MWh/Monat 400 Jan 99 Jul 99 Jan 00 Jul 00 Jan 01 Jul 01 Jan 02 Jul 02 Jan 03 Jul 03 Jan 04 Jul 04 Jan 05 Jul 05 Jan 06 Jul 06 Jan 07 Jul 07 Jan Beladung Ausbau Entladung ratur in C Temper -150 Temperatur im 1. Ausbau in 10 m Temperatur im 2. Ausbau in 5 m Temperatur im 2. Ausbau in 10 m Temperatur Netzrücklauf -200 Jan. 99 Jan. 00 Jan. 01 Jan. 02 Jan. 03 Jan. 04 Jan. 05 Jan. 06 Jan. 07 Jan Temperaturen im bzw. um den Heißwasser-Wärmespeicher Temperaturen im Erdsonden-Wärmespeicher und Be-/Entladewärmemengen

10 Temperaturen im Nahwärmenetz Temperaturen, Durchfluss im Nahwärmenetz

11 Maßnahmen zur Verbesserung des Gesamtsystems * Senkung der Netzrücklauftemperatur * Kontinuierliche Anlagenüberwachung zur schnellen Behebung von Betriebsproblemen * Schichtbeladeeinrichtungen (Wärmespeicher) * Installation von Wärmepumpen zur Effizienzsteigerung der Langzeit-Wärmespeicher

12 Literatur D. Bauer, W. Heidemann, R. Marx, J. Nußbicker-Lux, F. Ochs, V. Panthalookaran, S. Raab: Solar unterstützte Nahwärme und Langzeit-Wärmespeicher (Juni 2005 bis Juli 2008), Forschungsbericht ht zum BMU-Vorhaben J, Stuttgart tt t 2009 M. Bodmann, D. Mangold, J. Nußbicker, S. Raab, A. Schenke, T. Schmidt: Solar unterstützte Nahwärme und Langzeit-Wärmespeicher (Februar 2003 bis Mai 2005), Forschungsbericht zum BMWA / BMU-Vorhaben F, Stuttgart, 2005 M. Benner, M. Bodmann, D. Mangold, J. Nußbicker, S. Raab, Th. Schmidt, H. Seiwald: Solar unterstützte Nahwärmeversorgung mit und ohne Langzeit-Wärmespeicher (Nov. 98 bis Jan. 03). Forschungsbericht zum BMWi-Vorhaben S, ISBN , ITW, Universität Stuttgart,