Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Um den steigenden Energiebedarf des Gewerbegebiets Birkerfeld langfristig decken zu k\u00f6nnen, musste die W\u00e4rmeerzeugungskapazit\u00e4t zur Versorgung des angeschlossenen Nahw\u00e4rmenetzes erh\u00f6ht werden.
\nDie VIVO GmbH setzt zu diesem Zweck im Energieversorgungssystem des Wertstoffzentrums Warngau eine Erdgas betriebene Absorptionsw\u00e4rmepumpe zur Abw\u00e4rmenutzung an einer Biom\u00fcllkompostieranlage ein. Die aus dem aeroben Abbau der Bioabfallverrottung entstehende Abw\u00e4rme wird auf Heiztemperaturniveau (Vorlauftemperatur 82\u00b0C) angehoben und so eine direkte Nutzung im Nahw\u00e4rmenetz erm\u00f6glicht werden. Durch die Integration der Absorptionsw\u00e4rmepumpe kann ein Gro\u00dfteil der durch die Spitzenlast-\u00d6lkessel erzeugten Heizw\u00e4rme substituiert und somit fossiler Brennstoff einspart werden.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Systemplanung (Rohrnetzberechungen, Komponentenauslegung etc.) wurde vom Ingenieurb\u00fcro Joachim F\u00e4rber (Holzkirchen) mit Unterst\u00fctzung durch das ZAE Bayern durchgef\u00fchrt. Das ZAE Bayern unterst\u00fctzte hierbei auch den indischen Hersteller (Thermax LTD.) bei der Auslegung der Absorptionsw\u00e4rmepumpe, da hier eine genaue Anpassung an die gegebenen Systemverh\u00e4ltnisse erfolgen musste.
\nZur Durchf\u00fchrung des Projektes dienten die nachfolgend beschriebenen Arbeitsschritte:
\n1.\tGrundlagenermittlung
\nMesskampagne an der Rotteabluft zur Bestimmung der Abw\u00e4rmeleistung des Kompostes.
\n2.\tDimensionierung der Absorptionsw\u00e4rmepumpe
\nAuslegungsrechnungen und Ermittlung der Teillastf\u00e4higkeit der W\u00e4rmepumpe.
\n3.\tSystemplanung und Integration
\nDimensionierung des Pufferspeichers und aller weiteren Systemkomponenten sowie Erarbeitung eines Regelungskonzeptes.
\n4.\tInbetriebnahme der W\u00e4rmepumpenanlage
\nDie Inbetriebnahme der W\u00e4rmepumpenanlage durch den Hersteller erfolgte zum Ende der Heizperiode 2004\/2005.
\n5.\tMesstechnische und wissenschaftliche Betreuung
\nW\u00e4hrend der Heizperiode 2005\/2006 wurde auf der Grundlage einer Messkampagne des ZAE Bayern die Anlagenfunktion \u00fcberpr\u00fcft und soweit erforderlich eine Anpassung der Systemeinstellungen vorgenommen.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die direkt-befeuerte einstufige Absorptionsw\u00e4rmepumpe wurde f\u00fcr eine Kaltwasservor-\/r\u00fccklauftemperatur von 42\/33 \u00b0C und einer W\u00e4rmeabgabe mit 82\/64 \u00b0C ausgelegt. Die Anlage basiert auf einer Kombination einer Verdampfereinheit eines herk\u00f6mmlichen Kaltwassersatzes mit der Hochdruckstufe einer zweistufigen Anlage.
\nUm eine Nutzung der diskontinuierlich anfallenden Rotteabw\u00e4rme zu erm\u00f6glichen, wurde ein Kaltwasserpufferspeicher in den W\u00e4rmequellenkreislauf integriert. Auf diese Weise kann die W\u00e4rmeaufnahme aus dem Kompostprozess und die W\u00e4rmeeinkopplung in die W\u00e4rmepumpe mit variablen Volumenstr\u00f6men und dadurch konstanten Temperaturen betrieben werden.
\nSo weit es zum derzeitigen Zeitpunkt eingesch\u00e4tzt werden kann, erf\u00fcllt die W\u00e4rmepumpe sehr gut die gestellten Systemanforderungen – insbesondere die Nutzung der diskontinuierlich angebotenen Abw\u00e4rme der Kompostrotte. Die Pufferung der Kompostabw\u00e4rme \u00fcber den eingesetzten Kaltwasserpufferspeicher funktioniert einwandfrei.<\/p>\n
Bislang kann jedoch noch keine abschlie\u00dfende Bewertung hinsichtlich der Prim\u00e4renergieeffizienz und Wirtschaftlichkeit der hier untersuchten Absorptionsw\u00e4rmepumpenanlage gegeben werden. Die bislang gemachten Erfahrungen lassen allerdings ein positives Ergebnis erwarten.<\/p>\n
Die W\u00e4rmepumpe wurde im Winter 2004\/2005 installiert und konnte nach Behebung anf\u00e4nglicher Schwierigkeiten auf der Systemseite sowie einer Fehlfunktion der internen W\u00e4rmepumpensteuerung ab 2006 dauerhaft betrieben werden. Dabei erreichte der W\u00e4rmepumpenkreislauf ein W\u00e4rmeverh\u00e4ltnis (COP) von 1,47. Unter Ber\u00fccksichtigung des Feuerungswirkungsgrades ergibt sich schlie\u00dflich eine Heizzahl (PER) von 1,31. Durch eine weitere Optimierung soll versucht werden, die Auslegungswerte (COP = 1,65 bzw. PER = 1,51) zu erreichen.<\/p>\n
In den Sommermonaten des Jahres 2006 wurde die Ankopplung der W\u00e4rmepumpe an das zu versorgende Nahw\u00e4rmenetz verbessert, um die W\u00e4rmepumpe vollst\u00e4ndig auslasten zu k\u00f6nnen. F\u00fcr die Heizperiode 2006\/2007 sind dann alle Voraussetzungen geschaffen, um die W\u00e4rmepumpe kontinuierlich und mit hoher W\u00e4rmeabnahme zu betreiben.<\/p>\n
Die messtechnische und wissenschaftliche Begleitung des Anlagenbetriebs wird w\u00e4hrend der Heizperiode 2006\/2007 weiter fortgesetzt, um letzte Unstimmigkeiten und Probleme zu beheben und abschlie\u00dfende, exakte Aussagen \u00fcber die Funktion des Gesamtsystems und insbesondere der Absorptionsw\u00e4rmepumpe treffen zu k\u00f6nnen.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Das Systemkonzept sowie die erzielten Ergebnisse wurden auf nationalen und internationalen Tagungen vorgestellt sowie in Form von Artikeln in den jeweiligen Tagungsb\u00e4nden ver\u00f6ffentlicht. Der Abschlussbericht zu diesem Pilotvorhaben kann \u00fcber die VIVO GmbH bezogen werden.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Es ist gelungen, eine speziell angepasste Absorptionsw\u00e4rmepumpe f\u00fcr die Nutzung von Niedertempera-turabw\u00e4rme im Energieversorgungssystem der VIVO GmbH einzusetzen. Die Nutzw\u00e4rmeabgabe erfolgt mit einer Vorlauftemperatur zum Heizsystem von 82 \u00b0C. Der Einsatz einer Absorptionsw\u00e4rmepumpe ver-spricht eine deutlich h\u00f6here Effizienz, bezogen auf die zum Antrieb der W\u00e4rmepumpe eingesetzte Pri-m\u00e4renergie, im Vergleich zur Verwendung einer Standard-Gasheizkesselanlage.
\nBasierend auf einer durchschnittlichen Verdampferleistung von 195 kW – entspricht einer Heizleistung der W\u00e4rmepumpe von 500 kW – und einer Laufzeit von 3.500 Betriebsstunden (Heizperiode von Mitte Oktober bis Mitte April) ergibt sich eine j\u00e4hrliche Kosteneinsparung f\u00fcr den Betrieb von 26.000 Euro pro Jahr im Vergleich zum Referenzsystem (Gasheizkesselanlage mit einem Kesselwirkungsgrad von 90%). Folglich wird bei einem angenommenen Zinssatz von 0% eine Amortisationszeit von 6,7 Jahren erreicht.
\nBei einer j\u00e4hrlichen Heizw\u00e4rmeerzeugung von 1.750 MWh kann der Brennstoffverbrauch gegen\u00fcber dem Referenzsystem um 37,5% und der CO2-Aussto\u00df um ca. 160 Tonnen gesenkt werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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