ExTra - ExergieTrafos zum Heizen und Klimatisieren durch Fernwärme

Als Beitrag zur Reduktion der CO2-Eimissionen wird die Aufwertung von Wärmenetzten mit den heute üblichen Vorlauftemperaturen angestrebt, indem zu den wärmetauschenden Übergabestationen neuartige Exergietrafos gesetzt werden, welche, angetrieben durch die Fernwärme, die Heizenergie, die Klimatisierung und die Rücklauftemperaturabsenkung als Service-Leistung bereitstellen.

Kurzbeschreibung

Ausgangssituation/Motivation

Der von Bund und Länder erarbeiteten nationalen Wärmestrategie kommt zur Erreichung der nationalen Klimaziele (bis 2030 minus 36 % Treibhausgasemissionen gegenüber 2005) eine wichtige Rolle zu. Im städtischen Bereich liegt hier der Fokus neben der deutlichen Senkung des Energiebedarfs von Gebäuden auf dem Ersatz von Fernwärme und -kälte.

Inhalte und Zielsetzungen

Innerhalb des vorliegenden Projektes wird das Potenzial der vielversprechenden Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung in urbanen Energienetzen beleuchtet. Es wird die Aufwertung des Wärmenetzes mit den heute üblichen Vorlauftemperaturen angestrebt, indem zu den wärmetauschenden Übergabestationen neuartige Exergietrafos gesetzt werden, welche, angetrieben durch die Fernwärme, sommers wie winters folgende Service-Leistungen bereitstellen:

die Kühlung (Klimatisierung),
die Co-Generation von Wärme und Kälte,
die Bereitstellung von Heizwärme bei einer gleichzeitigen Absenkung der Fernwärme-Rücklauftemperaturen, um Netzverlust zu minimieren.

Methodische Vorgehensweise

Mögliche Technologien für derartige Exergietrafos sind die aus der Kältetechnik bekannte Absorptionstechnologie (siehe Abbildung 1) sowie die Ejektoren-Technologien in der neuartigen Prägung (siehe Abbildung 2). Die Service-Leistungen werden ggf. durch Umschaltungen bewerkstelligt.

Absorbtions Technologie — Abbildung 1: Vereinfachte Schaltschema für den Absorptionskälteprozess zur Kältebereitstellung (links), zur Co-Generation von Wärme und Kälte (Mitte) und zur Wärmebereitstellung mit Rücklauftemperaturabsenkung (rechts). Komponenten: A...Absorber, D...Desorber, K...Kondensator, V...Verdampfer, FW...Fernwärme (Quelle: Projekt ExTra, 2021)

Ejektoren-Technologien in der neuartigen Prägung — Abbildung 2: Schaltschemata der neuartigen Heißwasser-Ejektor-Kreisprozesse, zur Kältebereitstellung (links), zur Co-Generation von Wärme und Kälte (Mitte) und zur Wärmebereitstellung mit Rücklauftemperaturabsenkung (rechts). Komponenten: AS…Abscheider, AW…Wärmesenke, Eco…Economiser, FT…Flash-Tank, FW…Fernwärme, Heiko…Heizkondensator, HW…Heizwärme, K…Kondensator, KW…Kühlung, SV…Strahlverdichter, V…Verdampfer, ?...Wärmesenke, falls erforderlich (Quelle: Projekt ExTra, 2021)

Um als Projektergebnis vielversprechende (System-) Lösungen vorschlagen zu können, gilt es innerhalb der Projektlaufzeit folgende Lücken im aktuellen Fachwissen zu schließen:

Wie sehen typische Bedarfs- und Abnehmerprofile von Wärme und Kälte in Städten aus?
Welche Performancedaten weisen die innovativen Exergietrafos beim saisonalen Einsatz auf?
Welche ökologischen und ökonomischen Auswirkungen haben die Exergietrafos auf künftige urbane Wärme- und Kältenetze?

Erwartete Ergebnisse

Damit diese Fragestellungen innerhalb der Projektlaufzeit bestmöglich gelöst werden können, wird auf die Kernkompetenzen des Projektkonsortiums zurückgegriffen. So sollen neben der Erhebung von Verbrauchsprofilen aufbauende Anlagensimulationen mit entsprechenden Bewertungen der Ergebnisse durchgeführt werden.

Auf das Projektergebnis aufbauendes Ziel soll es sein, das Potenzial für eine künftige, konkrete Einbindung der Absorptions- sowie Ejektor-Technologien in einem Wiener Leuchtturmquartier abzuschätzen und in einem Nachfolgeprojekt zu konzipieren und realisieren.

Projektbeteiligte

Projektleitung

Fachhochschule Burgenland GmbH

Projekt- bzw. Kooperationspartner:innen

Technisches Büro für Maschinenbau und Energietechnik Dr. Georg Beckmann
Wien Energie GmbH

Kontaktadresse

Prof. (FH) DI Ernst Blümel
Steinamangerstraße 21
A-7423 Pinkafeld
Tel.: +43 (5) 7705-4130
E-Mail: ernst.bluemel@fh-burgenland.at
Web: www.fh-burgenland.at