BiNe- Simulation Hausmodell Autoren: David Wöss Klaus Lichtenegger Christian Halmdienst Tobias Pröll 22.01.2014 1 16.01.2014
Überblick: Ausgangssituation/Motivation Zielsetzung Datengrundlage Aufbau Simulation Rahmenbedingungen Simulationsmodelle Beschreibung der Teilmodelle Testergebnisse Modellierung 22.01.2014 2
Ausgangssituation/Motivation 22.01.2014 3
Zielsetzung Analyse der Einbindung von dezentralen Wärmequellen in Wärmenetze Technische Machbarkeit Wirtschaftlichkeit Emissionsverhalten Möglichkeit der Einbindung von solarthermischen Anlagen, Kleinfeuerungen Lastausgleich mittels Schichtwasserspeicher Motivation für Micro-Wärmeerzeuger, Bottom-Up Strategie 22.01.2014 4
Datengrundlage: Biomasse Fernwärmesystem (Brucker Bio Fernwärme) Rohrnetzplan, Anschlussleitungen (PINK) Solarthermische Daten Anlage Kollektorfläche Speicher Inbetriebnahmedatum Datenherkunft Mistelbach 45 m 2 4400 l 2008AEE Obergrafendorf 40 m 2 3000 l 2008AEE Krems 32,4 m² 5000 l 2010 AEE Stadion Graz 1420 m 2 direkt 2002SOLID AEVG 3855 m 2 64000 l 2009SOLID Wetterdaten: ZAMG, Solarstrahlungsdaten, 2009-2012 Heizkesseldaten (Emissionsverhalten), Bioenergy2020 22.01.2014 5
Netzdaten Trassenlänge 17.147,7 m Wärmeerzeuger 13.943,9 kw Abnehmerleistung 19.915,3 kw Wärmeverlust 589,5 kw Gleichzeitigkeit 70,0 % Vorlauftemperatur (max/min) 90,0 / 83,0 C Rücklauftemperatur (max/min) 55,0 / 51,7 C Vorlaufdruck (max/min) 13,1 / 8,4 bar Rücklaufdruck (max/min) 8,9 / 2,0 bar Differenzdruck (max/min) 7,5 / 1,0 bar
Lageplan
Auslegungsfall
Rahmenbedingungen Vorlaufeinspeisung Rücklaufanhebung Vorlaufanhebung 22.01.2014 9
Rahmenbedingungen Vorlaufeinspeisung vs. Rücklaufeinspeisung Vorlauftemperatur als Einspeisekriterium Hydraulische Analyse (Standortabhängig) 22.01.2014 10
Simulationsmodell Haus: Heizkessel Solarthermie WAT WAT 1 0.0010044 1.1 30 140.490.14111 1.1 30 140.490.14605 1.1 75 Heizung WAT 1.00020.0010229 1.1 70 1 0.0010044 1.1 75 19.1250.019569 1.1 70 1.00020.0010032 1.1 25 WAT WAT 140.520.14557 1.1 70 20.1250.020591 1.1 70 19.1250.019191 1.1 25 57.3240.058303 1.1 60 140.490.14605 1.1 75 1.91460.0019834 1 70 160.650.16113 1.1 25 1.91340.0019892 1 70 0.0012127 1.2607e-006 1 70 1.91460.0019204 1 25.02 0.00028706 2.8714e-007 7 40 WAT Fernwärme ein WAT WAT 1.91340.0019172 1 25 1.91340.0019191 1 25.02 0.00028706 2.9197e-007 7 70 mass[kg/h]opvolflow[m3/h] p[bar] t[ C] Model Development Model Editor Model Libraries RUN PSE Standard Shell Kernel (Analyzer, Solver) Projects Model Compiler Property (DLLs) 22.01.2014 11
Beschreibung der Teilmodelle: Massenbilanz, Druckniveaus Energiebilanz: Abwärme Kollektor Solarstrahlung Enthalpieströme Buzas, J. & Farkas, I. (1998) Modelling and simulation of a solar thermal system. Mathematics and Computers in Simulation 48, 33-46. 22.01.2014 12
Beschreibung der Teilmodelle: Massenbilanz, Druckniveaus, geometrische Daten Energiebilanz: Anfangsbedingungen (Füllstand, Verbrauchsdaten, Umgebungstemperatur) Berechnung des Simulationsmodells für diskreten Zeitschritt t Ergebnisse stellen Berechnungsgrundlage für nächsten Zeitschritt dar 22.01.2014 Buzas, J. & Farkas, I. (1998) Modelling and simulation of a solar thermal system. Mathematics and 13 Computers in Simulation 48, 33-46.
Testergebnisse Hausmodell: 22.01.2014 14
Testergebnisse Hausmodell: 22.01.2014 15
Testergebnisse Hausmodell: 22.01.2014 16
Zusammenspiel Teilmodelle: 22.01.2014 17
Auswertung Solarthermie: 22.01.2014 Zinganell C., Ökonomische Analyse von unterschiedlichen Systemen für eine Einbindung in das 18 bestehende Fernwärmenetz der Fernwärme Wien, Diplomarbeit 2013, Universität für Bodenkultur, ISED
Ausblick: Regelalgorithmus im Wärmemengenmodell getestet Einarbeitung der Regelungstechnik in Simulationsmodell Fernwärmenetz Ableitung der wirtschaftlichen Faktoren Optimierung der Preisfunktion Variation der Regelstrategien 22.01.2014 19
Danke für Ihre Aufmerksamkeit! 22.01.2014 20
Institut für Verfahrens- und Energietechnik Dipl.-Ing. David Wöss Peter Jordan Straße 82, A-1190 Wien Tel.: +43 1 47654-3538 david.woess@boku.ac.at, www.boku.ac.at 22.01.2014 21