Dezentrale Schichtenspeicher in einem Wärmenetz dimensionieren

  • Servus werte Experte,


    ich bin gerade dabei, eine Grobplanung zur Machbarkeitsprüfung für die Einbindung von Schichtenspeicher in ein Wärmenetz zu erstellen.
    Ein wärmegeführtes BHKW mit 650 kW versorgt ein mengenreguliertes Wärmenetz mit max. 90°C Vorlauftemperatur, d.h. die Temp. ist konstant,
    der Volumenstrom wird je nach Bedarf reguliert.
    Dieses Wärmenetz versorgt 3 Gebäude mit einer Heizlast von insges. 800 kW. Derzeit wird die Spitzenlast via dezentrale Ölkessel abgedeckt
    Zukünftig soll diese Spitzenlastabdeckung jedoch mittels dezentralen Schichtenspeichern vermieden bzw. vermindert werden.
    Zwar sind auch derzeit schon Schichtenspeicher im Einsatz (nach den indirekten Wärmeüberträgern der Hausstationen und vor den Gaskessel),
    jedoch reichen diese nicht zur Spitzenlastabdeckung aus. Zudem ist die Schichtbildung nicht gerade ausgeprägt, d.h. der Exergiegehalt ist relativ gering.
    Die Vorlauftemperatur der Hausnetze, also der Sekundärseite beträgt 70°C.
    Ist es durch eine Regelung der Hausübergabestationen möglich, das Temperaturniveau an das des Primärnetz anzunähern und sodann in die Schichtspeicher
    einzuspeichern, sodass die gespeicherte Energiemenge höher ist? Die Einspeicherung sollte natürlich in Zeiten geringerer Last erfolgen, bspw. während der Nachtabsenkung. Der Betrieb abseits der Speicherbeladung sollte natürlich weiterhin möglich sein.
    Und wie sollte der Speicher eingebunden werden? Ist es sinnvoll, die Speicher weiter vor den Ölkesseln geschaltet zu lassen?
    Zur Dimensionierung: Ich hätte mittels einer Analyse des Lastgangs ermittelt, wie groß die (am häufigsten vorkommende) Energiebereitstellung während der Spitzenlastabdeckung ist und aus diesen Daten sodann als Grundlage zur Dimensionierung genommen.
    Wie berechne ich das hierzu das bestmögliche Speichervolumen?
    Die durch Gas erzeugte Energiemenge = Q = Speichermasse Wasser = Q / c * delta T mit delta T = maximale Temperatur des Speichers abzüglich der Soll Temperatur des Heizkreises?


    Oder Bedarf es auch der Berücksichtigung der von den Gaskessel maximal bereitgestellten Leistung in dieser Rechnung?


    Viele Fragen, ich weiß... Ich würde mich dennoch freuen, würde euch diese Thematik interessieren und ließe sich daraus
    eine auch für euch interessante Problemstellung darstellen.


    Danke schon mal. :D

  • Moin Moin und herzlich Willkommen im Forum,


    ich weiss es ist Unhöflich, muß aber trotzdem erstmal eine Gegenfrage stellen.


    Warum so hohe VL Temperaturen ? 90°C im Wärmenetz und 80°C in den Gebäuden, es scheint mir 20°K sollten da runter -> evt. über Maßnahmen nachdenken.



    Grüße

  • Moin Moin auch ;)


    das ist keinesfalls unhöflich! Ganz im Gegenteil, du hast mich nämlich auf nen Fehler aufmerksam gemacht, es sollte 70°C und nicht 80°C heißen.
    Danke!

  • Ok, das ist immernoch heftig.


    Sind die 70°C nötig für die Gebäudeheizung ( sehr alte Installation ) oder wegen fehlender Schüttleistung bei WW Bereitung ( zu kleiner, defekter Wärmetauscher ) ?


    Und was sind das für Gebäude?


    Grüße

  • leider sind die 70°C aufgrund alter Heizkörper notwendig. Bei den Gebäuden handelt es sich um einen Kindergarten, eine Grundschule und ein Gemeindegebäude. Die Aufheizphasen wurden zur Verringerung der Last (aufgrund des ähnlichen Lastgangs) bereits zeitlich verschoben, um eine Entzerrung des Problems zu erreichen.

  • Moin,


    die Spitzen entstehen also nahezu Zeitgleich nach der Nachtabsenkung ( oder Nachtabschaltung ?? ). Und aktuell ist nirgends ein Wärmemengenzähler installiert der Auskunft über die größte Lastspitze geben könnte?


    Wenn Du berechnen möchtest welches Volumen zum kappen der Spitze nötig ist mußt Du natürlich die zur Spitzenzeit vom dezentralen Brenner bereitgestellte Leistung mit berücksichtigen.
    Ich halte es allerdings nicht für Sinnvoll die Puffer auf die Spitze am kältesten Tag im Jahr zu dimensionieren. Man könnte ja zb. die Absenkung-/Abschaltung deaktivieren um die Spitze zu vermeiden oder an solchen Tagen die VL Temperatur über normal anheben - wir reden ja hier von max 10-15Tagen p.a.



    Grüße

  • Vorab schon mal Danke für deine Antworten, Alikante!
    Den Verlauf der Wärmebereitstellung via Wärmemengenzähler und Spitzenlast bekomme ich in den nächsten Tagen.
    Eine Nachtabsenkung wird derzeit durchgeführt. Evtl. ließe sich diese Absenkung wirklich geringfügig anheben.
    Dennoch sollen die bereits vorhandenen Speicher besser genutzt oder sogar ausgetauscht werden, um eine höhere
    Energiebereitstellung auf Basis der regenerativen Versorgung zu gewährleisten.
    Derzeit ist im Heizhaus auch ein großer Pufferspeicher als hydraulische Weiche installiert.
    Ein Gedanke wäre es, diesen Speicher und auch die anderen dezentralen Speicher evtl. mit einer höheren Temperatur zu beladen, ggf. auch nach diesem
    Prinzip: http://www.baunach.net/wp-cont…as-Speichervolumen-an.pdf


    Hierbei wird aus der Mitte des Speichers das Wasser entnommen und mit dem Rücklauf gemischt, sodass die Speicherkapazität
    besser ausgenutzt wird.
    Oder denkst du, dass dieses Prinzip die Eignung des Speichers am Heizhaus als hydraulische Weiche zunichte macht?

  • Ja und Nein,


    die Mehrzonen Be-und Entladung von Puffern ist ne feine Sache - allerdings sehr Techniklastig. Für den Puffer im Heizhaus macht sowas m.M. keinen Sinn da sowohl Beladen wie Entladen immer mit gleicher Temperatur und auch noch gleichzeitig geschieht. Der Puffer dient nur zur Aufname der unterschiedlichen Volumenströme wird also immer durchmischt sein.
    Interessanter wirds auf der Secundärseite Deiner Drei Puffer in den Objekten, dort kann ich mir das gut vorstellen. Allerdings wird dort per WT ausgekoppelt was wiederum einfacher per steuerung der Pumpendrehzahl(en) realisierbar ist. :?:


    Ich bleibe aber dabei die Temperaturen im "Normalbetrieb" müssen erstmal runter, damit sinken auch die Übertragungsverluste.



    Grüße

  • Hallo,


    ich denke, das A und O an der ganzen Sache ist es die Volumenströme rel. kleinzuhalten. Mein Puffer ist schon aufgrund der liegenden Ausführung schon nicht so besonders gut zu schichten. Wenn morgends die Energieschirme in den Gewächshäusern öffnen, dann geben die Mischer alles, -mit der folge von dann auch sehr hohen RL temp. wenn der Pelletskessel dann mal aus ist, dann hat sich nachts unten im Puffer auch schon rel kaltes Wasser (30...35Grad) angesammelt. Am Diagramm der Puffertemp. das mein Klimarechner schreibt kann man in diesem Fall sehr schön sehen, das das warme Wasser aus dem Rücklauf sich in der mitte "einsortiert".


    Die hydrauliche Weiche ist bei mir ein paar Meter vom Speicher weg, be- und entladung regeln sich quasi von selber jeh nach benötigten Voöumenströmen selber. Der Puffer hat 100m³, 4,20m durchm. und eine Länge von ca. 10 mtr. Nur für den Vorlauf ist ein "Sprührohr" oben eingebaut um den Volumenstrom auf die Länge zu verteilen. Der Rücklauf geht einfach so Stumpf in den Behälter.


    Der Pufferspeicher ist aufgrund seiner größe draussen untergebracht, evtl. wäre das ja auch eine Möglichkeit, wenn der Platz in der Heizzentrale nicht ausreicht.


    Gruß Dachsgärtner

    Besser ein kleines Kraftwerk im Keller...
    ...als eine große Stromrechnung im Briefkasten!

  • Allerdings wird dort per WT ausgekoppelt was wiederum einfacher per steuerung der Pumpendrehzahl(en) realisierbar ist.


    Wie darf ich diesen Satz verstehen? Meinst du damit, dass ich durch die Steuerung des Volumenstroms auf der Sekundärseite zeitweise eine höhere Temperatur auskoppeln und sodann in die Speicher einbringen kann?

  • Hmmm...


    Die hohe Rücklauftemperatur der Hausanlage(n) begrenz nat. die im Puffer nutzbare Energie, was dazu führt, dass die Speicher sehr groß werden.
    Mein Ansatz wäre hier die Volumenströme hausanlagenseitig zu verringern, um eine größere Spreizung zu erreichen. Das ist bis zu einem gewissen Grad unkritisch, da die Übertragerleistung eines z. B. Plattenheizkörpers primär von der Vorlauftemp. abhängt.
    Irgendwo in nem .pdf von Grundfos gibts da n schickes Bild, 50% Volumenstrom, trotzdem noch 90% Leistung.


    tschau

  • Hallo,
    bei Projekten in dieser Größenordnung sollte man schon mal mit einem RI Schema arbeiten, um nicht aneinander vorbei zu reden.
    Mit einem 100 m3 Pufferspeicher ist man bei einem BHKW mit 650 KW schon sehr gut aufgestellt, gängig sind da eher 30 m3.
    Wenn an den Übergabestationen Rücklauftemperaturbegrenzer und Differenzdruckbegrenzer vernünftig funktionieren, ist ein Betrieb mit unterschiedlichen Vorlauftemperaturen im Bereich 90 bis 75 Grad C möglich, um die Wärmespitzen etwas abzuflachen. Die Volumenströme müssen vergleichmäßigt werden, dann kommt auch eine Schichtung im Speicher zum Tragen.
    Die diversen Kessel sollten einen möglichst hohen Modulationsbereich haben, damit die Wassermenge auf der Erzeugung in etwa der Menge der Verbraucher entspricht. Die Differenz geht über den Pufferspeicher und führt dann auch zur Schichtung.