11:10 Erneuerbare wärmegeführte Hybridsysteme - Hermann Halozan

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11:10 Erneuerbare wärmegeführte Hybridsysteme - Hermann Halozan

Highlights der Energieforschung

Systemintegration von Wärme und Strom

in zukünftigen urbanen Systemen

Erneuerbare wärmegeführte Hybridsysteme

Hermann Halozan

Graz University of Technology, Austria

Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 1


Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 2


Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 3


20% less

primary energy

20% less

CO 2 emissions

Global warming

80% of CO2 emissions

in EU is caused by

energy consumption

ENERGY

Economy

20% share

of renewable

energy

Security of supply

Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 4


Sonnenenergie

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Hal 5


Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 6


Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 7


Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 8


Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 9


Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 10


Erneuerbare Energien

CO 2 -frei

Solarthermie

Photovoltaik

Wind

Wasserkraft

Geothermische Energie

CO 2 -neutral Biomasse

Pellets, Hackschnitzel, Scheitholz, Stroh, Abfälle

Holzvergasung

Biogas

Biodiesel

Äthanol

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Hal 11


Erneuerbare Energien - Wärmebereitstellung

CO 2 -frei

Solarthermie

Photovoltaik

Wind

Wasserkraft

Geothermische Energie

CO 2 -neutral Biomasse

Pellets, Hackschnitzel, Scheitholz, Stroh, Abfälle

Holzvergasung

Biogas

Biodiesel

Äthanol

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Hal 12


Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 13


Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 14


Wirkungsgrad

1

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0

Schwimmbadheizung

Kollektorwirkungsgrad

Brauchwasser

Raumheizung

Schwimmbadabsorber

Nichtselektiver Absorber Flachk.

Selektiver Absorber Flachk.

Evakuierter Kollektor Heat Pipe

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16 0,18 0,2 0,22 0,24

(TAbs - Ta)/Ig

Prozeßwärme

[K m 2 /W]

Note : Maximale Kollektor Stillstandstemperatur bei 1000 W/m²

Einstrahlung und 30 °C Außentemperatur:

Tabs = (0,14*1000)+30 = 170 °C

Streicher (2006)

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Hal 15


Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 16


Erneuerbare Energien – mech. Energie, Strom

CO 2 -frei

Solarthermie

Photovoltaik

Wind

Wasserkraft

Geothermische Energie

CO 2 -neutral Biomasse

Pellets, Hackschnitzel, Scheitholz, Stroh, Abfälle

Holzvergasung

Biogas

Biodiesel

Äthanol

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Hal 17


Farmkonzept-Solarkraftwerk

mit Gas-Zusatzfeuerung

Turmkonzept - Solarkraftwerk

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Hal 18


Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 19


Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 20


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Hal 21


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Hal 22


Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 23


Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 24


Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 25


Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 26


Erneuerbare Energien – KWK

CO 2 -frei

Solarthermie

Photovoltaik

Wind

Wasserkraft

Geothermische Energie

CO 2 -neutral Biomasse

Pellets, Hackschnitzel, Scheitholz, Stroh, Abfälle

Holzvergasung

Biogas

Biodiesel

Äthanol

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Hal 27


Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 28


Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 29


Gülle ----anaerobe Bakterien/40°C----> Methan + Kohlenstoffdioxid + Faulschlamm

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Hal 30


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Hal 31


Wärmepumpen

Heizen:

entziehen Luft, Erdreich oder Wasser Energie

erhöhen das Temperaturniveau

durch Zufuhr von hochwertiger Energie - Exergie

auf den benötigten Wert

Kühlen:

entziehen dem Raum Energie

erhöhen das Temperaturniveau

durch Zufuhr von hochwertiger Energie - Exergie

auf den Wert von Luft, Erdreich oder Wasser

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Hal 32


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Hal 33


Typical Primary and Useful Energy Ratios

UER = (PER/η B

)(η d,,el

/η d,fuel

)

Efficiencies

Power plant, η PP

Boiler (local conversion), η B

PER for SPF = 4

PER = SPF. η PP

UER = PER/η B

PER for SPF = 5

PER = SPF. η PP

UER = PER/η B

Coal (and

Biomass)

0.4

0.8

1.6

2.0

2.0

2.5

Gas

0.55

0.98

2.20

2.24

2.75

2.81

Electricity from

Renewables (hydro, wind)

1.0

1.0

4.0

4.0

5.0

5.0

Nuclear

0.33

1.0

1.33

1.33

1.67

1.67

Renewable Energy Gained

R = Q – E = Q – Q/SPF = Q(1 – 1/SPF)

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Hal 34


Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 35


Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 36


Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 37


Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 38


Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 39


Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 40


Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 41


Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 42


Fernwärme Graz

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Hal 43


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Hal 44


Fernheizkraftwerk AEVG

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Hal 45


1

DN 200

Donaukraftwerk

Aschach

DN 200

DN 65

DN 150

DN

100

DN 40

150

DN

DN 40

Heizhaus 3:

Gaskessel 3 MW

DN 40

DN 150

DN 65

DN 65

Hal 46

DN 200

DN 65

DN 150 DN 200

Nahwärme Aschach/Hartkirchen

DN 200

DN 200

DN32

DN 65

DN32

Heizhaus 1:

Biomassekessel 1 2,0 MW

Biomassekessel 2 1,4 MW

DN 32

DN 32

DN 65

DN 32

DN 50

DN 65

DN 40

DN 65

DN 50

DN 65

DN 65

DN 65

DN 25

DN 65

DN 40

DN 25

DN 65

DN 65

DN 80

DN 40

DN 40

DN 150

DN 40

DN 65

DN 150

DN 65

DN 80

DN 65

DN 40

DN 65

DN 150

DN 40

DN 40

DN 40

DN 65

DN 32

DN 50

DN 50

DN40

DN

150

DN 32

DN 32 DN 40

DN 40

DN 50

DN 40

DN 50

DN 50

DN 40

DN 32

DN 32

DN 50

DN 32

DN 80

DN 32

DN

50

DN 40

DN 40

DN 125

DN 125

DN 100

DN 32

DN 50

DN 125

DN 65

DN 150

DN 40

DN 65

DN 80

DN 32

Heizhaus 2:

Wärmepumpe: 950 kW

E-Kessel 1: 1,2 MW

E-Kessel 2: 1,2 MW

DN 40

DN 80

DN 32

DN 65

DN 50

DN 50

DN 40

DN 32

DN 32

Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien


Nahwärme Aschach/Hartkirchen

Nutzung der Generatoren- und Transformatorenabwärme

mit einer Wärmepumpe [ 1 MW]

Verbrennung des Schwemmholzes in Biomassekesseln [1,5 + 2,5 MW]

Spitzenabdeckung mit einem Gaskessel

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Hal 47


Holzvergasungsanlage Güssing

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Hal 48


Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 49


Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 50


Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 51


Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 52


Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 53


Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 54


Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 55


Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 56


Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 57


mtoe

yr

500

600

500

Solar

mtoe

yr

Non Energy Uses

400

500

Transportation

300

Heat

Pumps

200

500

100

1980 1990 2000 2010 2020

Distrct

Heating

Industry

1980 1990 2000 2010 2020

Residentral &

Commercial

Strategy Study of the IEA 1980

Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 58


Low-carbon energy technology roadmaps

Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 59


Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 60


THE GLOBAL HEAT PUMP

Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 61


Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 62


Highlights der Energieforschung, 21. Mai 2013, Wien

Hal 63

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