VDI 4656 Planung und Dimensionierung von Mikro-KWK-Anlagen. Dr. Jens Matics VDI-Workshop Lastprofile in Frankfurt, 08. Juni 2017

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1 VDI 4656 Planung und Dimensionierung von Mikro-KWK-Anlagen Dr. Jens Matics VDI-Workshop Lastprofile in Frankfurt, 08. Juni 2017

2 W e r i s t c i t y - e n e r g y? city-energy ist ein Energiedienstleister für dezentrale Energiesysteme aus Heiligenhaus in NRW. Ziel ist es, möglichst viele Menschen an effizienten und wirtschaftlichen Versorgungskonzepten teilhaben zu lassen. Unser Leistungsspektrum umfasst o Beratungen zur Energieeffizienz von privat und gewerblich genutzten Gebäuden, o Projektentwicklungen zur eigenen lokalen Strom- und Wärmeproduktion, o Betreibermodelle auf Basis von Mieterstrom und Contracting. 2

3 A n w e n d u n g s b e r e i c h u n d Z i e l d e r V D I - R i c h t l i n i e Weißdruck erschienen: September 2013 inkl. Berechnungsprogramm auf CD Anwendungsbereich: KWK-Anlagen mit Brennstoffleistung bis 70 kw für Einsatz in Einfamilienhäusern, Mehrfamilienhäusern (bis 40 Wohneinheiten) und Kleingewerbebetrieben (eingeschränkt) Ziel im Planungs- und Dimensionierungsprozess: gebäudespezifischer Vergleich von Betriebskenngrößen unterschiedlicher Mikro-KWK-Anlagen unter gleichen Rahmenbedingungen auf Basis der Referenzlastprofile aus der VDI 4655 Eine Übersicht der über 80 marktverfügbaren KWK-Anlagen mit el. Leistung bis 20 kw bietet Verbrennungsmotor 5,5 kw el / 12,8 kw th Brennstoffzelle 1,5 kw el / 0,6 kw th Stirlingmotor 1,0 kw el / 5,5 kw th 3

4 K o m p o n e n t e n e i n e r M i k r o - K W K - A n l a g e Mikro-KWK-Anlage besteht aus KWK-Gerät, Zusatzheizgerät, thermischem Speicher 4

5 4 S c h r i t t e d e s B e r e c h n u n g s p r o g r a m m d e r V D I Planer/ Kunde Gebäudespezifische Referenzlastprofile gemäß VDI Hersteller Charakteristika der Mikro-KWK-Anlage gemäß Parameterdatei 3. Berechnungsprogramm gemäß VDI Gebäudespezifische KWK-Kenngrößen 5

6 1 ) G e n e r i e r u n g d e r g e b ä u d e s p e z i f i s c h e n R e f e r e n z l a s t p r o f i l e n a c h V D I Dateinamen vergeben Gebäude-Eigenschaften eingeben Baujahr, Haustyp, Wohnfläche, Klimazone, Verbrauchswerte vorgeben/ ermitteln gemessene Jahreswerte vorgeben, oder Jahresverbrauch aus Gebäude- Eigenschaften automatisch ermitteln, oder falls Lastgänge in Δt= 1 Min existieren, können diese eingelesen werden. Referenzlastprofil gemäß VDI 4655 automatisiert erstellen. Verwendete Zeitauflösung: EFH 1 Min. / MFH 15 Min. 6

7 2 ) E i n g a b e d e r C h a r a k t e r i s t i k a d e r M i k r o - K W K - A n l a g e 1. Planer/ Kunde Gebäudespezifische Referenzlastprofile gemäß VDI Hersteller Charakteristika der Mikro-KWK-Anlage gemäß Parameterdatei 3. Berechnungsprogramm gemäß VDI Gebäudespezifische KWK-Kenngrößen 7

8 K W K - H e r s t e l l e r b e s c h r e i b t t e c h n i s c h e s A n l a g e n - Ve r h a l t e n ü b e r P a r a m e t e r d a t e i Die Parameterdatei des Herstellers enthält: Eigenschaften von KWK- und Zusatzheiz-Gerät statische Kennlinie, Statische Kennlinie: Beispiele: An- Abfahr-Verhalten Lastwechselverhalten, Anfahr- und Abfahrverhalten, Regelungseigenschaften: wärmegeführt, stromorientiert, stufig/ kontinuierlich, Regelungsparameter Eigenschaften des thermischen Speichers Volumen, Wärmeverluste. Download auf Alle von den Herstellern bereitgestellten Parameterdateien (> 60) stehen im geschützten Bereich der VDI-Homepage zur Verfügung. Wenn neue Dateien verfügbar, werden die registrierten Nutzer benachrichtigt. 8

9 3 ) I t e r a t i v e B e r e c h n u n g d e r S y s t e m z u s t ä n d e d e r K W K - A n l a g e 1. Planer/ Kunde Gebäudespezifische Referenzlastprofile gemäß VDI Hersteller Charakteristika der Mikro-KWK-Anlage gemäß Parameterdatei 3. Berechnungsprogramm gemäß VDI 4656 Simulationsschrittweite 1 Min. (= 1440 Schritte pro Tag), betrachteter Zeitraum: 1 Jahr 4. Gebäudespezifische KWK-Kenngrößen 9

10 4. B e w e r t u n g K W K - A n l a g e a u f B a s i s e r m i t t e l t e r g e b ä u d e s p e z i f i s c h e K e n n g r ö ß e n Mikro-KWK-Gerät generierte elektrische und thermische Energie elektrischer und thermischer Nutzungsgrad, Gesamtnutzungsgrad Betriebsstunden Anzahl der Startvorgänge (Taktung) Zusatzheiz-Gerät generierte thermische Energie thermischer Nutzungsgrad Elektrisches Netz Energieaustausch (Einspeisung und Bezug) Eigennutzungsanteil des KWK-Stroms Ermittelte energetische Kenngrößen können in anschließende Wirtschaftlichkeitsberechnung einfließen. 10

11 VDI 4656 Planung und Dimensionierung von Mikro-KWK-Anlagen w w w. c i t y - e n e r g y. d e j e n s. m a t i c c i t y - e n e r g y. d e Dr. Jens Matics VDI-Workshop Lastprofile in Frankfurt, 08. Juni 2017