Gleichzeitigkeitsfaktoren in Wärmenetzen

Research output: Types of thesisDiploma thesis

Contributors

  • Johannes Lenk - (Author)

Abstract

Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die umfassende Beschreibung der Gleichzeitigkeit, wobei das Hauptaugenmerk auf der Berechnung des Gleichzeitigkeitsfaktors liegt. Sowohl dessen Abhängigkeit von den inneren Wärmegewinnen als auch die für die Berechnung gewählten Bilanzgrenzen werden mithilfe von vier Untersuchungen analysiert. Durch die Modellierung einer Musterhalle und die Erarbeitung eines Excel-Tools kann zunächst der Einfluss der inneren Wärmegewinne auf die ermittelte Heizlast der Halle und folglich den Gleichzeitigkeitsfaktor einer Industrieliegenschaft nachgewiesen werden. Insbesondere die Prozessabwärme trägt maßgeblich zur Reduzierung des Heizwärmebedarfs bei, sodass diese im Zuge der Auslegung des Wärmenetzes der Industrieliegenschaft nicht zu vernachlässigen ist. Anhand realer Messdaten eines Fernwärmenetzes und vier betrachteten Szenarien kann gezeigt werden, dass die Berechnung des Gleichzeitigkeitsfaktors zu stark variierenden Ergebnissen für ein und dasselbe Wärmenetz führt. Durch das Ermitteln einer Netzverlustfunktion und das Einführen eines Faktors für die Überdimensionierung der Hausstationen der Abnehmer wird der allgemeine Berechnungsansatz erweitert und sowohl eine Bilanzierung auf Erzeuger- als auch Abnehmerseite ermöglicht.\nMithilfe des Excel-Tools FreePlan erfolgt die Nachbildung des Fernwärmenetzes auf Basis von simulierten Wärmelastgängen. Durch geeignete Wahl von Regressionsmodellen kann der unterschiedliche Einfluss der Abnehmertypen auf den berechneten Gleichzeitigkeitsfaktor abgeleitet werden. Es stellt sich heraus: Je heterogener die Abnehmerstruktur, umso relevanter ist die Berücksichtigung der leistungsbezogenen Anteile der Abnehmertypen an der Gesamtanschlussleistung des Netzes.\nZuletzt soll für ein Netz, bestehend aus künstlichen, aggregierten Lastprofilen, ein gewünschter Gleichzeitigkeitsfaktor vorgegeben werden. Dafür sind Strategien zu entwickeln, welche auf einer zeitlichen Verschiebung oder Streckung und Stauchung der Lastwerte beruhen. Durch Demonstration der Strategien anhand eines fiktiven Netzabschnittes von zehn Abnehmern können deren Anwendungsgrenzen aufgezeigt und weiterführend die Plausibilität der einzelnen Ansätze kritisch diskutiert werden. Es wird gezeigt: Das Festlegen möglichst strenger Randbedingungen für die Manipulation führt nicht zwangsläufig zu einer geringeren Verzerrung des ursprünglichen Wärmelastganges. Für eine niedrige Anzahl zur Verfügung stehender und manipulierbarer Lastwerte tritt in Abhängigkeit der Gleichmäßigkeit des Ausgangslastprofils eine starke lokale Deformation auf.

Details

Original languageGerman
Qualification levelDipl.-Ing.
Awarding Institution
Supervisors/Advisors
  • Felsmann, Clemens, Supervisor
  • Stange, Peter, Supervisor
  • Dux, Eberhard, Supervisor, External person
Publication statusPublished - 2021
Externally publishedYes
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Keywords

Keywords

  • Gleichzeitigkeit, Wärmegewinn, Heizwärmebedarf, Wärmelastgang