Energieeffiziente Kälteverbundsysteme und Kältespeicherung

Transkript

1 Institut für Energietechnik, Professur für Gebäudeenergietechnik und Wärmeversorgung Energieeffiziente Kälteverbundsysteme und Kältespeicherung Prof. Dr.-Ing. Clemens Felsmann Fachsymposium Aufbau von Kälteinseln zur Nahkälteversorgung

2 Energiebedarf für Kältebereitstellung 1..4 % des gesamten Primärenergieverbrauchs Quelle: BINE Informationsdienst Folie 2

3 Temperaturbereiche der Kältebereitstellung Klimakälte lte RLT Handel, Gewerbe, Dienstleistung Tieftemperatur Folie 3

4 Kälteverbund: Hydraulische und regelungstechnische Verbindung zwischen Kältebereitstellung und Kälteverbrauch Kraft-Wärme-Kälte-Verbund: o Thermischer Antrieb von Kältemaschinen (Ab-/Adsorptions-KM, Dampfstrahl-KM) o Nutzung der Abwärme aus Kältebereitstellung Einbindung unterschiedlicher Kältemaschinen (Technologie, Leistung, Lastanteile) Direkte Kältenetze / indirekte Kältenetze Kältespeicher Energie- und Lastmanagement Folie 4

5 Beispiel: Kälteverbund Universitätsklinikum Dresden Folie 5

6 Beispiel: Kälteverbund Semperoper, Sempergalerie, Schloss Folie 6

7 Fernkälte Folie 7

8 Betriebserfahrungen - Auslegung der Anlagensysteme und Systemtemperaturen o Kühllastberechnung o Komponenten und deren Kombination o Lieferverträge - Falsche Speicherauslegung / Betrieb von Speichern und Hydraulischen Weichen - Jahresdauerlinien anstelle von Lastverläufen: keine oder unzureichende Dynamik Erwartungen werden nicht erfüllt (wirtschaftlich, technisch) Folie 8

9 Beispiel: Kaltwassertemperaturen Kältemaschine Rücklauf Vorlauf Spreizung Folie 9

10 Beispiel: Kaltwassertemperaturen Verbraucher Rücklauf Vorlauf Spreizung Folie 10

11 Beispiel: Anlagenauslegung / Lastgänge??? Folie 11

12 Beispiel: Anlagenauslegung / Lastgänge Folie 12

13 Beispiel: Anlagenauslegung / Teillast AKM Quelle: L. Dittmann Folie 13

14 Primärenergie: Vergleich KKM und AKM Quelle: L. Dittmann Folie 14

15 Grenze Absorptionskältemaschine Temperatur in C BHKW ACHTUNG!!! Max. zul. Rücklauftemperatur am BHKW einhalten: Heizbedarf Rückk ckkühlung Heizen allein möglich Kühlen muss immer mit Heizen gekoppelt sein 10 0 Quelle: Rühling Folie 15

16 Speicher: Kälte = thermische Energie Ausgleich von Lastspitzen Zeitliche Trennung von Kälteerzeugung (Angebot) und Kältebedarf Anlagendimensionierung Anlagenauslastung Versorgungssicherheit außerhalb von Spitzenzeiten Quelle: L. Dittmann Folie 16

17 Speicher: Beispiel + Bewertung Berücksichtigung im Betrieb (Speichermanagement) Beispiel: Chemnitz TU Dresden Speichernutzungsgrad, z.b.: Quelle: L. Dittmann ζ M mit = τ misch τ rech τ rech = V SP Ý V 0,K Genauigkeitsanforderungen beachten!! Folie 17

18 Speicher: horizontale Kaltwasserspeicher gestalterische Vorteile Nachrüstung im bebauten Raum Quelle: L. Dittmann Folie 18

19 Anlagenautomatisierung und Bedienpersonal Je nach Anwendungsfallhohe Anforderungen an Regelgenauigkeit (Kaltwassertemperaturen T 0,1K) Abstimmung der Kältemaschinen Erweiterung der Verbundnetze berücksichtigen Monitoring/ Fehlerüberwachung (Temperaturspreizungen, Rücklauftemperaturen, Pumpebetrieb) Energie- und Speichermanagement erfahrenes und geschultes Betriebspersonal Folie 19

20 Effizienzsteigerung und Optimierungspotentiale Anpassung der Systemtemperaturen (Lieferbedingungen, Anpassung an Bedarf) Korrekte Anlagenbemessung (Kühllastberechnung) Temperaturspreizung und Kaltwassermassestrom (Pumpenantrieb!) Rückkühlung: Nutzung der Außenluft Teillastregelung und Bedarfsanpassung geschultes Bedienpersonal energetische Anlagenbewertung (Quantifizierung der Qualität) Folie 20

21 Ausblick Kälteversorgung Quelle: eu-summerheat.net Folie 21

22 Ausblick Kälteversorgung Quelle: eu-summerheat.net Folie 22