Untersuchungen zur Einbindung von Solarthermieanlagen in ein Fernwärmenetz des Bestandes

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Contributors

  • Kaspar Konrad - (Author)

Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Einbindung von solarthermischen Anlagen (STAs) in ein Bestandsnetz von 1993 mit einer Anschlussleistung von 3,4 MW und 19 Abnehmern simulativ untersucht. Die Auswertung zuvor aufbereiteter Messdaten ergab im Mittel Netzvorlauftemperaturen von 80 °C und Rücklauftemperaturen von 61 °C. Der Differenzdruck am zentralen Erzeuger beträgt im Mittel 1 bar. Eine Potenzialanalyse ergab ein negatives Ergebnis für die Freiflächen im Netzareal, resultierte aber in Abnehmerdachflächen von insg. 15.000 m², die für die Installation von STAs geeignet sind.
In einer Simulationsstudie wurden acht Systemvarianten miteinander verglichen, die in Bezug auf Einspeisepunkt, Bruttokollektorfläche A_(K,brutto), Kollektorneigung, -ausrichtung, Stationskonzept und Speichernutzung variieren und sich in vier Gruppen einteilen lassen: ST - Einspeisung mit A_(K,brutto) = 250...320 m², SP - Einspeisung mit 50 m³-Speicher und A_(K,brutto) = 1000…2000 m², SPN - Einspeisung mit Zieltemperaturanhebung und A_(K,brutto) = 1000…2000 m², ST-TWE - lokale TWE-Unterstützung bei 17 Abnehmern ohne Einspeisung und A_(K,brutto,ges) = 354 m². Die Simulation ergab, dass ST -Varianten mit A_(K,brutto) = 250 . . . 380 m² bereits solare Deckungsgrade von ca. 2% bei nur 10 Stagnationstagen im Jahr erzielen können. Die ST-TWE-Variante erreicht einen äquivalenten solaren Deckungsgrad von 3,6 %. Für die SP/-N-Varianten hat die Simulation ergeben, dass sie mit 78 bis 186 Stagnationstagen pro Jahr für Netz- und Speichergröße eindeutig überdimensioniert sind. Es konnte allerdings gezeigt werden, dass für Netze dieser Größenordnung solare Deckungsgrade größer 5 % energetisch realisierbar sind. Die Zieltemperaturanhebung der SPN-Varianten zeigte, dass ein Speicher bei geringer Ertragsminderung eingespart werden kann. Aus einer ersten Kostenabschätzung geht hervor, dass nur die Wärmegestehungskosten einiger ST-Varianten unter dem Wärmepreis 68,56 €/MWh des Netzes liegen. Mithilfe verschiedene Förderprogramme und Skalierungseffekte können aber auch die anderen Varianten diese Marke erreichen. Grundsätzlich stellten die Südwest-Systeme die kosteneffizienteren Varianten dar.

Details

Original languageGerman
Qualification levelDipl.-Ing.
Awarding Institution
Supervisors/Advisors
  • Paulick, Sven, Supervisor
  • Schroth, Christoph, Supervisor
  • Mehnert, Matthias, Supervisor, External person
  • Adwiraah, Helmut, Supervisor, External person
Publication statusPublished - 2018
Externally publishedYes
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Keywords

Keywords

  • Solarthermie, Fernwärme, dezentrale Einspeisung, Netzsimulation