Niedrige Rücklauftemperatur im Wärmenetz | ehp 9/2020 Fachthema

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41 tralen Lösungen. Neben der Steigerung des Stromertrags wird die Nutzung industrieller Abwärme möglich. Ein kontinuierlich hoher Wärme- und Strombedarf ist dabei ideal für das Erreichen bestmöglicher Nutzungsgrade der Anlagen. Die außerordentlich gute Brennstoffeffizienz sorgt für eine messbar bessere CO 2 -Bilanz der gekoppelten Erzeugung gegenüber einer getrennten Erzeugung von Strom und Wärme. Planung und Auslegung bestimmen die Anlagenwirtschaftlichkeit Der Grundstein für den späteren wirtschaftlichen und klimaschonenden Betrieb einer KWK-Anlage wird bereits bei der Planung gelegt. Nur ein angemessen dimensioniertes Blockheizkraftwerk (BHKW) kann auch eine effiziente BHKW- Anlage sein – und dafür muss ihr Nutzungsgrad möglichst hoch liegen. Eine BHKW-Anlage wird daher über die Volllastbetriebszeit ausgelegt. Diese liegt typischerweise zwischen 4 000 und 5 000 Betriebsstunden im Jahr. Ist ein BHKW auf eine zu hohe Leistung ausgelegt, können die notwendigen Volllaststunden nicht erreicht werden. Bei zu geringen zugrundegelegten Stundenlaufzeiten nehmen in der Folge Verschleiß und Wartungsbedarf der Anlage zu. Strom und Wärme werden dann zu teuer generiert. Ein BHKW wärmegeführt auszulegen, ist meist vorteilhaft. Zum einen schwankt der Wärmebedarf im Tagesverlauf nicht so stark wie der Strombedarf. Zum anderen kann produzierter, ungenutzter Strom in das öffentliche Netz eingespeist werden. Wärmegeführte BHKW werden über die Spitzenlast oder die Grundlast dimensioniert. Ist die Grundlast maßgebend, wird für Spitzenlastzeiten eine zusätzliche Wärmequelle, etwa ein Heizkessel, zugeschaltet. Effizienz resultiert aus einer belastbaren Datenbasis Größere (auch kommunale) Unternehmen sind zur Durchführung und Umsetzung von Energieaudits verpflichtet und verfügen folglich über eine solide Datengrundlage, die Aufschluss gibt über den realen Wärmeverbrauch. Diese Informationen bilden die Basis einer anforderungsgerechten Anlagenplanung und -auslegung. Liegt keine belastbare vollständige Datenerfassung zum elektrischen und thermischen Bedarf im Einsatzbereich vor oder fehlt diese gänzlich, stellt dies zuständige Planer – vor allem bei energetischer Modernisierung oder Sanierung im Bestand – vor große Probleme. „Aus unserem Projektgeschäft wissen wir nur zu genau, dass die Effizienzprobleme einer Anlage meist daraus resultieren, dass ohne Datenbasis geplant werden musste, und die Anlage den Anforderungen daher häufig gar nicht entsprechen kann. Was zu Projektbeginn fehlt, kann später teuer werden“, erklärt Sven Mahlitz, Vertriebsleiter Energiesysteme der Yados GmbH. Dies gilt sowohl für überdimensionierte als auch für unterdimensionierte Anlagen. Yados unterstützt Planer und Betreiber deshalb mit fundierten Voranalysen zur Ableitung der technischen Notwendigkeiten neuer oder zu modernisierender Anlagen. Ergänzende, anlagenoptimierende Komponenten, z. B. zusätzliche Wärmeübertrager für weitere Auskopplungen bei der Optimierung eines BHKW, können so planungs- und betriebsseitig eindeutig begründet werden. Spezifische Bedarfsgrößen können durch den Einbau und die Auswertung von Wärmemengenzählern ermittelt werden. Zur „technischen Fehlervorwegnahme“ wird zudem Bild 1. Yados unterstützt Planer und Betreiber bei Neubau oder Modernisierung von der fundierten Voranalyse bis zur maßgefertigten Energieeffizienzzentrale eruiert, wo und wann welcher Abnehmer wieviel thermische Energie verbraucht. Für jeden Heizkreis wird der Wärmelauf gesondert analysiert, um diesen später bedarfsspezifisch bedienen zu können. 9/2020 www.ehp-magazin.de
42 FACHTHEMA ANSCHLUSS-/KUNDENANLAGEN Eine systematische Analyse sollte auch dann vorgenommen werden, wenn nur einzelne Komponenten einer Gesamtanlage erneuert werden. „Wird beispielsweise ein Heizkessel durch einen Brennwertkessel ohne Kenntnis der bedarfsspezifischen Anforderungen ersetzt, verpufft im schlimmsten Fall der Brennwertnutzen. Das ist aus betriebswirtschaftlicher Sicht ärgerlich und trägt nicht zur Umweltentlastung bei“, so Mahlitz. Für die Analyse selbst wird ein projektspezifischer Zeitrahmen gewählt. Optimal ist eine Datenerfassung über eine Laufzeit von einem Jahr, um sowohl die Lasten der Sommer- als auch der Winterzeit ableiten zu können. Ist dies nicht möglich, sollten Grund- und Spitzenlast zumindest über einen Zeitraum von sechs Monaten erfasst werden, vorzugsweise über die Sommermonate. Niedrige Rücklauftemperaturen für noch mehr Wirtschaftlichkeit Yados begleitet Planer und Betreiber bei der Konzeptionierung von Energiezentralen (Bild 1) mit dem Ziel, diese auf den Stand von zukunftsfähigen Effizienzzentralen zu heben. Die Anlagengesamtwirkung steht dabei im Fokus. Dafür wird in modernen Wärmenetzen eine möglichst hohe Spreizung der Vor- und Rücklauftemperaturen bei möglichst niedriger Rücklauftemperatur angestrebt. Sie sind entscheidend für den wirtschaftlichen Betrieb und den Nutzungsgrad des Systems und beeinflussen maßgeblich u. a. die thermische Übertragungskapazität, den Volumenstrom, vorhandene Strömungs- und Wärmeverluste, den Wirkungsgrad der KWK und den elektrischen Pumpenaufwand. „Eine wirksame Optimierung des Rücklaufs setzt die genaue Kenntnis der Verbraucher voraus. Das heißt, wenn wir wissen, welches Temperaturniveau von welchen Abnehmern, etwa in einem Verwaltungs- oder Industriegebäude, benötigt wird, können wir feststellen, ob und wo es ‚Effizienzkiller‘ gibt, die im Betrieb wenig Wärmeenergie fordern und das niedrige Niveau der Rücklauftemperatur dadurch gefährden“, erklärt Mahlitz. Das Gesamtsystem und seine Komponenten werden entsprechend anforderungs- und anwendungsabhängig geplant. Systemkompetenz: Effizienz ist mehr als die Summe der Komponenten Standardhydraulik gilt als einfach, verlässlich und für den Regelbetrieb ausreichend. Ein Irrtum der teuer werden kann. Arbeiten die integrierten Komponenten nicht optimal zusammen, ist die Hydraulik nicht ausbalanciert oder werden Rücklauftemperaturen im Kreislauf „zerstört“, kann auch die beste Technologie nicht viel ausrichten, die theoretisch hohen Effizienzpotenziale lassen sich in der Praxis nicht ausschöpfen. Vor diesem Hintergrund gewinnt die objektbezogene Anlagenplanung und -fertigung mit hocheffizienten und gleichzeitig komplexitätsredu zierten Lösungen an Relevanz. Maßgeschneiderte Systemlösungen ermöglichen es, das Leistungsmaximum aus den Einzeltechnologien im Verbund zu erschließen. „Durch Kenntnis der örtlichen, technischen und bedarfsabhängigen Anforderungen können wir passgenaue Anlagen fertigen und liefern“, so Mahlitz. „Gleichzeitig verzichten wir auf das marktübliche Baukastenprinzip und bieten Planern die Möglichkeit, Produkte individuell nach den jeweiligen objektspezifischen Anforderungen und Gegebenheiten zu konfigurieren.“ Für den Energieeffizienzverteiler Yado-Share beispielsweise sind sowohl die Anschlussrichtung als auch die Anzahl der Heizkreise frei wählbar. Die mit zwei getrennten Rücklaufsammlern ausgestattete Maßanfertigung wird exakt nach Planungsvorgaben mit vormontierten Bauteilgruppen, z. B. Drei-Wege- Ventil mit Stellantrieb, Hocheffizienzpumpen und Wärmezähler, just-in-time gefertigt und geliefert. Während Rückläufe üblicherweise an einem Punkt im System zusammengeführt und vermischt werden, lassen sich die getrennten Temperaturströme hier auf zwei Wegen verteilen und energetisch nutzen. Ein niedertemperierter Rücklauf steigert den Wirkungsgrad der Brennwertanlage und ein höher temperierter Rücklauf kann parallel als Vorlauf ins Versorgungsnetz eingebunden bzw. einem Pufferspeicher zugeführt werden. Das senkt die Betriebskosten und spart CO 2 -Emissionen. Zusätzlich reduzieren anschlussfertig vormontierte Komponenten Montagezeit und -aufwand; das Fehlerrisiko beim Aufziehen von Kabeln und Elektrik entfällt. Intelligente Steuerung erhöht Primärenergieeinsparung Eine stabile und versorgungssichere Wärmeversorgung, in der unterschiedliche Erzeugungstechnologien, Energieträger und Verbraucher integriert sind, erfordert eine intelligente Steuerung per Leit- und Kommunikationssystem (Bild 2). Übergeordnete Steuerungssysteme vernetzen sämtliche Anlagenkomponenten – etwa Energiezentrale mit BHKW, Wärmeübergabestation, Heizungsverteiler und Trinkwassersystem – und ermöglichen es, vorhandene ökonomische und ökologische Einsparmöglichkeiten zu identifizieren. Eine hochentwickelte Leittechnik ist zentraler Teil des „Alles-aus-ei- www.ehp-magazin.de 9/2020
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