Wir sorgen für Ihr Wohlbefinden. - Energieweb

planung
Analyse in technischer, wirtschaftlicher und ökologischer Hinsicht
Bilanzierung von Kraft-Wärme-
Kälte-Kopplungs-Systemen
Die effizienteste Methode Energie einzusparen
besteht darin weniger zu verbrauchen.
Die Zunahme des Energieverbrauchs auf
unserer Erde korreliert jedoch sehr stark mit
dem Bevölkerungs- und dem Wirtschaftswachstum.
Dieser Anstieg des Weltenergieverbrauchs
kann durch Maßnahmen, wie
zum Beispiel durch Effizienzsteigerung von
Energiebereitstellungs-, -verteilungs- und
-abgabesystemen, ein wenig kompensiert,
aber nicht verhindert werden.
Um einen Rückgang des Energieverbrauchs auf unserer Erde
zu erzielen bedarf es einer grundlegenden Veränderung des
Wirtschaftssystems und eines nachhaltigeren Umgangs des
Menschen mit unserer Umwelt. Im vorliegenden Beitrag wird ein Bilanzierungsmodell,
welches auf Basis der Software EES (Engineering
Equation Solver) [1] erstellt wurde, zur energetischen, ökonomischen
und ökologischen Bewertung von KWKK-Systemen (Kraft-Wärme-
Kälte-Kopplung-Systemen) vorgestellt. Energieversorger und Planer
sind mit diesem Bilanzierungsmodell in der Lage eine Analyse von
KWKK-Systemen zur technischen und wirtschaftlichen Umsetzbarkeit
zu generieren.
1 Einleitung
Für die Energieversorgung einer Region oder eines Gebäudes leisten
Kraft-Wärme-Kälte-Kopplungs-Systeme (KWKK-Systeme) einen erheblichen
Beitrag zur Effizienzsteigerung. Durch die gleichzeitige Bereitstellung
von Strom, Wärme und Kälte kommt es zu einer Primärenergieeinsparung
und somit auch zu einer Reduktion von CO 2 -Emmissionen
gegenüber konventionellen Systemen. Um die Effizienz eines
KWKK-Systems – mit den vorherrschenden technischen, wirtschaftlichen
und ökologischen Rahmenbedingungen
– festzustellen,
bedarf es einer energetischen,
ökonomischen und ökologischen
Analyse des Energieversorgungssystems.
Im Nachfolgenden wird ein
Bilanzierungsmodell für KWKK-
Systeme mit den entsprechenden
Bewertungsgrößen vorgestellt.
Bild 1:
Bilanzierungsmodell für
ein KWKK-System.
2 Bilanzierungsmodell
Der energetischen, ökonomischen und ökologischen Analyse eines
KWKK-Systems liegt das in Bild 1 dargestellte Bilanzierungsmodell zu
Grunde. Das Modell berücksichtigt neben der gekoppelten Strom- und
Wärmebereitstellung durch eine KWK-Anlage (Kraft-Wärme-Kopplung-Anlage)
auch einen Spitzenkessel zur Abdeckung von Lastspitzen
für Wärme und Prozesswärme. Die Energieverteilung erfolgt durch
ein Strom- und ein Fernwärmenetz (FW-Netz). Die Verteilung der
Prozesswärme findet im vorliegenden Bilanzierungsmodell keine Berücksichtigung,
da Prozesswärme im Regelfall vor Ort der KWK-Anlage
(z. B. Industrie) Verwendung findet. Zudem besteht im dargestellten
Bilanzierungsmodell die Möglichkeit die Kälte mittels Kompressions-
und Sorptionskältemaschinen bereitzustellen.
Folgende Leistungsgrößen in Kilowatt (kW) werden im Bilanzierungsmodell
(Bild 1) verwendet:
Q .
Br,ges gesamte Brennstoffleistung der KWKK-Anlage
Q .
Br Brennstoffleistung der KWK-Anlage (inkl. Zusatzfeuerung
z. B. bei ORC-Prozess)
Q .
Br,Sp. Brennstoffleistung des Spitzenkessels
Pel,Pu elektrische Pumpenleistung für das FW-Netz
Pel,Ab elektrische Abnahmeleistung
Q .
0,ges gesamte Kälteabnahmeleistung
Q .
0,KKM Kälteleistung der Kompressionskältemaschine KKM
Q .
0,SKM Kälteleistung der Sorptionskältemaschine SKM
Q .
FW,Ab Fernwärmeabnahmeleistung (Heizung und Warmwasser)
Q .
Prozess,ges gesamte Prozesswärmeleistung der Bereitstellung
Pel,Netto elektrische Nettoleistung der KWK-Anlage
Pel,Nutz elektrische Nutzleistung (inkl. Stromnetz - Verteilung)
Pel,Qo elektrische Antriebsleistung der Kompressionskältemaschine
KKM
Q .
FW Fernwärmeleistung der KWK-Anlage
Q .
FW,Sp Fernwärmeleistung des Spitzenkessels
Q .
FW,ges gesamte Fernwärmeleistung der Bereitstellung
Q .
FW,Nutz Fernwärmenutzleistung (inkl. FW-Netz – Verteilung)
Q .
FW,Qo thermische Antriebsleistung der Sorptionskältemaschine SKM
Q .
Prozess Prozesswärmeleistung der KWK-Anlage
Q .
Prozess,Sp Prozesswärmeleistung des Spitzenkessels
Österreichs einzige spezialisierte Fachzeitschrift für
die Bereiche Heizung, Lüftung, Klima- und Kältetechnik
Heizung Lüftung Klimatechnik – 1-2/2011 Heizung
Lüftung
Klimatechnik