Hydraulische Schaltungen, netzseitige Regelungsstrategien zur Integration dezentraler Erzeuger in thermische Netze

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1 Hydraulische Schaltungen, netzseitige Regelungsstrategien zur Integration dezentraler Erzeuger in thermische Netze Workshop: Nahwärmesysteme nachhaltig (um)gestalten Johannes NAGLER Karl PONWEISER

2 Inhalt A: Dezentrale Einspeiser im Netzkontext Regelungsvarianten Netzhydraulik Implementierung dezentraler Einspeiser Simulation der Netzhydraulik Ungeregelte Pumpe Schlechtpunktregelung Ventilmanagement-Regelung B: Hydraulische Schaltungen für dezentrale Einspeiser Variante 1 Variante 2 Variante 3 2

3 Regelungsvarianten Netzhydraulik Pumpe ein/aus Schlechtpunktregelung Ventilmanagement Dezentrale Pumpen 3

4 Netzhydraulik dezentraler Einspeiser Druckverteilung Konventioneller Fall: 4

5 Netzhydraulik dezentraler Einspeiser Druckverteilung mit dezentralem Erzeuger (1) 5

6 Netzhydraulik dezentraler Einspeiser Regelstrategie: Δp p,de = Δp V20 Neuer Schlechtpunkt : V20, Druckvorgabe von DE Versorgungsgebiet zentr. Pumpe Versorgungsgebiet dez. Pumpe kein Durchfluss Netzteilung 6

7 Netzhydraulik dezentraler Einspeiser Druckverteilung mit dezentralem Erzeuger (2) 7

8 Netzhydraulik dezentraler Einspeiser Regelstrategie: Pumpe HW : SPR (V20) Pumpe DE : min(δp V20,Δp Vn ) Versorgungsgebiet zentr. Pumpe Versorgungsgebiet dez. Pumpe Mischpunkt 8

9 Netzhydraulik dezentraler Einspeiser Simulationsszenarien: 1. Ungeregelte Netzpumpe 2. Schlechtpunktregelung 3. Ventilmanagement-Regelung Annahmen: Alle Rohrdurchmesser gleich Verbrauchermassenströme: 0,5 kg/s Regelung des Verbrauchermassenstroms über Differenzdruck Regelventil (DDRV) 9

10 Netzhydraulik dez. Einspeiser Ungeregelte Netzpumpe: (a) DE speist 0,5 kg/s Wasser ein, m_dot,sp = const. 10

11 Netzhydraulik dez. Einspeiser Ungeregelte Netzpumpe: (b) DE speist 1 kg/s Wasser ein, m_dot,sp = const. 11

12 Netzhydraulik dezentraler Einspeiser Ungeregelte Netzpumpe: (c) DE speist 0,5 kg/s Wasser ein, m_dot,sp variiert 12

13 Netzhydraulik dezentraler Einspeiser Schlechtpunktregelung: (a) DE speist 0,5 kg/s Wasser ein, m_dot,sp = const. 13

14 Netzhydraulik dezentraler Einspeiser Schlechtpunktregelung: (b) DE speist 1 kg/s Wasser ein, m_dot,sp = const. 14

15 Netzhydraulik dezentraler Einspeiser Schlechtpunktregelung: (c) DE speist 1 kg/s Wasser ein, m_dot,sp variiert 15

16 Netzhydraulik dezentraler Einspeiser Ventilmanagement-Regelung: (a) SP(t=0) sitzt im Nebenstrang 16

17 Netzhydraulik dezentraler Einspeiser Ventilmanagement-Regelung: (b) SP(t=0) sitzt im Hauptstrang 17

18 Hydraulische Schaltungen Variante 1: Prosumer Variante 2: saisonaler + Pufferspeicher + WP Variante 3: saisonaler + Pufferspeicher + WP 18

19 Hydraulische Schaltungen (1) Variante 1: Prosumer RL/VL, RL/RL 19

20 Hydraulische Schaltungen (1) Variante 1: Wärmebezug: 20

21 Hydraulische Schaltungen (1) Variante 1: Wärmelieferung: 21

22 Hydraulische Schaltungen (2) Variante 2: Speicher entladen mittels WP (bei Bedarf) RL/VL, RL/RL 22

23 Hydraulische Schaltungen (2) Variante 2: direkte Wärmelieferung (ohne WP) T Speicher T FWN,ein 23

24 Hydraulische Schaltungen (2) Variante 2: Wärmelieferung mittels WP T Speicher < T FWN,ein (T Speicher > T FWN,aus ) 24

25 Hydraulische Schaltungen (3) Variante 3: Speicher entladen mittels WP (bei Bedarf) RL/VL, RL/RL 25

26 Hydraulische Schaltungen (3) Variante 3: direkte Wärmelieferung (ohne WP) T Speicher T FWN,ein 26

27 Hydraulische Schaltungen (3) Variante 3: direkte Wärmelieferung (ohne WP) T Speicher < T FWN,ein 27

28 Workshop Titel: Integration von Speichern / Flexibilität der Netze und dezentrale Einspeiser technische, rechtliche, soziale, ökologische Barrieren / Lösungen Geschäftsmodelle Rolle der Digitalisierung 28

29 Workshop Digitalisierung: Virtuelles Wärmenetz durchaus sinnvoll Gebäude sollten sich unterhalten können Speicher im Gebäude <-> Großspeicher Z.B.: BHKW WP Betrieb je nach Strommarkt und Bedarf an Strom und Wärme gekoppelt mit Strom und Gas Barriere: eher nicht für Bestand geeignet rechtliche Probleme: Investitionskosten sind nicht leicht absicherbar/abrechenbar Datenschutztechnisch werden keine Probleme gesehen 29

30 Workshop Speicherintegration: im urbanen Raum eher schwierig Erdreich unter den Städten könnten als Anergiespeicher dienen Freecooling im Sommer Heizenergie im Winter flussabwärts abholen Digitalisierung in Form von Optimierung wäre hilfreich: (wenn man die Daten austauschen darf) ist für größer Gebäude kein Thema 30

31 Workshop Einspeisung rechtlich: rechtliche Rahmenbedingungen wär vorhanden Probleme sind meist ökonomischer Natur Digitalisierung könnte Ängste bez. Datenschutz hervorrufen 31