Solar supported heating networks

Das Projekt “solarunterstützte Nahwärmenetze” besteht aus zwei Projektteilen.

Teil 1 beschäftigt sich mit der Untersuchung der Sinnhaftigkeit von solarunterstützten Biomassenahwärmenetzen und wird vom Institut für Wärmetechnik an der TU Graz geleitet.

Der Projektteil 2 befasst sich mit der Optimierung und Standardisierung von Systemkonzepten für thermische Solaranlagen in Mehrfamilienwohnhäusern und wird federführend von der AEE INTEC geleitet.

Die wesentlichen Ergebnisse des Projektteils 2 werden nachfolgend dargestellt: Innerhalb einer Literaturrecherche wurden 15 verschiedene solarunterstützte Wärmeversorgungskonzepte dokumentiert. Davon wurden 5 vielversprechende Konzepte ausgewählt und für Vergleichs- und Optimierungsrechnungen herangezogen. Drei der ausgewählten Konzepte entsprechen der Kategorie der 4-Leiter-Netze, zwei entsprechen der Kategorie der 2-Leiter-Netze. Um Gebäudeeinflüsse (Geometrien und Energiedichten) zu berücksichtigen, wurden die fünf Hydraulikkonzepte drei repräsentativen Referenzgebäude unterschiedlicher Größe (5, 12 und 48 Wohnungen) überlagert und gemeinsam in der dynamischen Simulationsumgebung TRNSYS modelliert. Der Vergleich der Vielzahl von Simulations- und Variationsrechnungen erfolgte anhand definierter Systemkennzahlen.

Das Ergebnis des Systemvergleichs zeigt deutlich, dass 2-Leiter-Netze hinsichtlich Anlageneffizienz und Nutzung des Solarsystems deutliche Vorteile im Vergleich zu 4-Leiter-Netzen bringen. Die entscheidende Größe stellt hier der Nachheizenergiebedarf (Bedarf an konventionellem Energieträger) dar. 2-Leiter-Netze weisen bei allen drei Gebäudegrößen und unterschiedlichen solaren Deckungsanteilen den geringsten Nachheizenergiebedarf auf und sind somit in energetischer Hinsicht 4-Leiter-Netzen vorzuziehen. Die Vorteile von 2-Leiternetzen hinsichtlich des Nachheizenergiebedarfs sind bei wenig kompakten Gebäuden (geringe Energiedichten) größer als bei kompakten Gebäuden (mehrgeschossige Bebauung, hohe Energiedichten). Einerseits reduzieren 2-Leiter-Netze die Verteilverluste und andererseits liefern die tiefen Rücklauftemperaturen aus dem Wärmeverteilnetz beste Startbedingungen für die thermische Solaranlage und somit höhere Solarerträge.

Neben energetischen Aspekten müssen auch ökonomische Aspekte berücksichtigt werden. Basierend auf Kostenanalysen und Simulationsergebnissen wurden für die fünf Konzepte (Solarsystem bis Wärmeverteilung) Wärmepreise ermittelt und verglichen. Hier zeigt sich, dass bei sehr kompakten Gebäuden mit hohen Energiedichten 4-Leiter-Netze geringere Wärmepreise erzielen. Bei kleinen und mittleren Energiedichten existieren kaum Unterschiede im Wärmepreis, weshalb 2-Leiter-Netze hinsichtlich des geringeren Nachheizenergiebedarfs zu bevorzugen sind.