„nachhaltige technologien 1|2018“

Franz Hengel und Sandra Amon sind wissenschaftliche Mitarbeiter der Forschung Burgenland GmbH. Franz.Hengel@forschung-burgenland.at Samuel Knabl , ist wissenschaftlicher Mitarbeiter des Bereichs Thermische Energietechnologien und hybride Systeme bei AEE INTEC. s.knabl@aee.at Um die Basisvariante mit den zwei Systemvarianten vergleichbar zu machen, wurde der zugeführte elek- trische Energiebedarf bewertet. Für die Systemvarian- ten sind das, neben den Haushaltsenergiebedarf für Büro (W el,Büro ) und Wohnungen (W el,Whg ) der zusätzliche elektrische Energiebedarf des Anlagensystems W el,sys , bestehend aus Wärmepumpen, Kältemaschinen, Pum- pen, Lüftungsanlage und Regelungseinrichtung. Die Gesamtergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Der effektive elektrische Energiebedarf liegt zwischen ca. 328 MWh/a und ca. 337 MWh/a, wobei Systemvari- ante A den höchsten Bedarf aufweist. Die Basisvarian- te bzw. Variante B liegen bei ca. 329 MWh/a und sind damit etwa um 2 % besser als Systemvariante A. Ein Vergleich der Netzverluste bezogen auf die An- schlussdichte der simulierten Niedertemperaturnetz- konfigurationen mit rund 239 österreichischen bio- massebefeuerten Nahwärmenetzen zeigt, dass die simulierten Niedertemperaturnetze Netzverluste zwischen 3,3 % und 4,5 % aufweisen (siehe Abbildung). Im Vergleich dazu betragen die mittleren Netzverlus- te aller 239 Nahwärmenetze ca. 18 % 7 . Anlagen mit vergleichbarer Anschlussdichte, zwischen 1.100 kWh/ (a*trm) und 1.300 kWh/(a*trm), liegen etwas niedri- ger, weisen jedoch immer noch Netzverluste von rund 14 % auf 7 . Obwohl sich die Systemtechnik der be- trachteten Niedertemperaturnetze von typischen Bio- masseanlagen unterscheidet, kann anhand dieser Kennzahl das Potenzial künftiger Niedertemperatur- netze im Vergleich zu Anlagen am Stand der Technik sichtbar gemacht werden. Resümee Niedertemperatur-Mikronetze unter der Einbindung von erneuerbaren Energien stellen komplexe und da- her schwer analysierbare Systeme dar. Aus diesem Grund wurde ein ganzheitliches Simulationsmodell zur Abbildung aller relevanten Einzeltechnologien in- nerhalb eines Niedertemperatur-Mikronetzes entwi- ckelt und basierend auf diesem Simulationsmodell unterschiedliche Systemkonfigurationen und Rege- lungskonzepte analysiert und verglichen. Als Ergeb- nis konnte für alle Systemkonfigurationen gezeigt werden, dass die Verteilverluste im Vergleich zu ak- tuellen Fernwärmenetzen drastisch reduziert und eine effiziente Nutzung von regenerativen Energien durch derartige Anlagen ermöglicht werden können. Auf Basis des entwickelten Simulationsmodells kön- nen zukünftig weitere Optimierungspotenziale im Bereich der Wärmebereitstellung und -einspeisung, der Integration gebäudeübergreifenden Speicheran- wendungen, in der Betriebsweise sowie durch Schaf- fungneuerSchnittstellenfürdieunterschiedlichenSystem- konfigurationen ermittelt werden. Acknowledgements Die Untersuchungen wurden durch das Projekt „Exer- gieoptimierte Mikronetze über bedarfsorientierte Tem- peraturniveaus zur Verteilung, Speicherung und Bereit- stellung“ im Auftrag des Klima- und Energiefonds (FFG Projektnummer 843940) gefördert. Darüber hinaus wur- de die Modellierung des Systems im Rahmen der Mas- terarbeit von Sandra Amon 6 erstellt. 6 Amon, S. (2017) LowEx - Erstellung und Untersuchung eines Simulationsmodells von einem exergieoptimierten Mikro-Wärmenetz der 4. Generation. 7 klimaaktiv QM-Heizwerke Datenbank (2018) Netzverluste als Funktion der Anschlussdichte. Quelle: klimaaktiv QM-Heizwerke Datenbank,2018 Tabelle 1: Ergebnisse der Systemvarianten Variante Beschreibung W el,sys W el,Whg W el,Büro W el,PV W el,eff in MWh in MWh in MWh in MWh in MWh Basis Solar + Ladezyklus Sommer 100 160 114 45 329 + Ladezyklus Winter Var A Solar + Ladezyklus Winter 108 160 114 45 337 Free-Cooling + Var B Solar + Ladezyklus Sommer + 99 160 114 45 328 Ladezyklus Winter Wärmeverlust des Netzes [%] Anschlussdichte des Netzes [kWh/(a*trm)] 35 30 25 20 15 10 5 0 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 Basisvariante Variante B Variante A