Bild: Frontansicht des Kompetenzzentrums ENERGYbase

TFlex - Temperaturflexibilisierung im Schwachlast­bereich des Betriebs von Nahwärmenetzen

Im Zuge des Vorhabens TFlex soll untersucht werden, ob sich die Netzverluste bestehender Nahwärmenetze in Schwachlastzeiten dadurch verringern lassen, indem in diesen Zeiträumen das Netz abschaltet und der Wärmebedarf der Kunden aus zuvor geladenen dezentralen Speichern bedient wird. Eine durchgängige wirtschaftliche Begleitung erlaubt es, bereits in der Projektlaufzeit technische Projekterfolge rasch in die Umsetzung zu bringen.

Kurzbeschreibung

Status

laufend

Kurzfassung

Ausgangssituation/Motivation

Ziel des Vorhabens ist die Verringerung von Netzverlusten von Nahwärmenetzen im Schwachlastbetrieb. Während vor 10 Jahren Systeme mit Betriebsverlusten im Bereich von 30 % durchaus nicht ungewöhnlich waren, konnte bei heute neu errichteten Nahwärmenetzen, ein entsprechendes Qualitätscontrolling vorausgesetzt, durchwegs eine Reduktion der Verluste auf rund 15% erreicht werden.

Die Verluste werden durch folgende Einflussgrößen definiert:

  • Temperaturen von Vorlauf und Rücklauf (thermische Verluste)

  • Durchmesser der Rohre (thermische Verluste, Pumpverluste)

  • Dämmung der Rohre (thermische Verluste)

  • Länge des Leitungsnetzes (thermische Verluste, Pumpverluste)

Diese Einflussgrößen wurden weitestgehend optimiert. Eine weitere Verbesserung ohne grundsätzliche Änderung des Netzkonzeptes ist wirtschaftlich nur mehr sehr beschränkt möglich.

Inhalte und Zielsetzungen

In der Sondierungsstudie soll eine neuartige Systemerweiterung untersucht werden, welche es ermöglicht, ohne teure Änderungen am Wärmenetz die Netzverluste weiter signifikant zu reduzieren. Die Projektidee sieht den Einsatz von dezentralen, bei den KundInnen installierten Wärmespeichern vor. In den besonders verlustbehafteten Schwachlastzeiten soll das Netz abgeschaltet und der Wärmebedarf der Verbraucher aus zuvor bei verlustarmer Netzvolllast geladenen, dezentralen Speichern bedient werden. Diese Maßnahme wirkt naturgemäß bei Netzen mit einem hohen Anteil an Schwachlastbetrieb, wie sie im Bereich der Nah-Wärmeversorgung im Agglomerationsbereich von Städten die Regel sind, besonders aus.

Methodische Vorgehensweise

Methodisch ist das Projekt in drei Projektteile gegliedert:

Projektteil A beschäftigt sich mit der Sammlung von Daten und der energetischen Modellierung der Heiznetze. Dabei werden zunächst die Daten der zu betrachtenden Netze erhoben und aufbereitet und der Bearbeitung in Projektteil A und Projektteil B zugeführt.

Anschließend wird das energetische Modell erstellt und Optimierungsrechnungen hinsichtlich Speichergrößen und Regelstrategien angestellt. Ein zusätzliches Arbeitspaket betrachtet die Integration von dezentral installierter Solarthermie zur weiteren Entlastung der Netze.

Projektteil B verläuft größtenteils parallel zu Projektteil A und beantwortet netztechnische Fragestellungen. Die Ergebnisse der beiden ersten Projektteile werden abschließend hinsichtlich ihrer wirtschaftlichen Aspekte analysiert und einer Sensitivitäts- und Risikoanalyse unterworfen.

Erwartete Ergebnisse

Als Ergebnis des Sondierungsprojekts sollen folgende Forschungsfragen beantwortet werden:

  • Wie groß sind die Speicher für optimale Energieeinsparung in verschiedenen Szenarien?

  • Können Speicherverluste und Investitionskosten durch Speicherclusterung gesenkt werden?

  • Wie sehen optimale Regelstrategien in Abhängigkeit der Netztopologie aus?

  • Welche mechanischen Beanspruchungen verursacht TFlex im Wärmenetz?

Neben der Ladung der Speicher aus dem Netz soll untersucht werden, diese mittels dezentraler Solarkollektoren zu laden. Dies führt im Vergleich zum obigen Fall zu einer weiteren Netzentlastung.

  • Wie groß müssen die Solarkollektoren gewählt werden um die Netzverluste möglichst kosteneffizient zu senken?

Die zuvor erklärten technischen Ziele bzw. die daraus folgenden Ergebnisse werden wirtschaftlich evaluiert.

Mit Hilfe von Sensitivitätsanalysen sollen aus den zuvor untersuchten Größen jene ermittelt werden, die den größten Einfluss auf Gewinn und Amortisationszeit haben.

Projektbeteiligte

Projektleitung

Lehrstuhl für Energieverbundtechnik, Montanuniversität Leoben

Projekt- bzw. KooperationspartnerInnen

  • FH JOANNEUM Gesellschaft mbH

  • Lehrstuhl für Wirtschafts- u. Betriebswissenschaften, Montanuniversität Leoben

  • TB Harald Kaufmann GmbH

Kontaktadresse

Univ. Prof. DI Dr. techn. Thomas Kienberger
Franz-Josef-Straße 18
A-8700 Leoben
Tel.: +43 (3842) 402-5400
E-Mail: thomas.kienberger@unileoben.ac.at
Web: http://evt.unileoben.ac.at/

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