AWT

Forschungsprojekt

Untersuchung von zwei Energiewandlern mit geringem Strombedarf zur Versorgung von Hochtemperaturverbrauchern aus Niedertemperatur-Fernwärmenetzen

Kurzbeschreibung

Wärmenetze stellen einen wichtigen Bestandteil der heutigen und noch mehr der zukünftigen Wärmeversorgung dar. Um verstärkt Wärmequellen mit niedrigem Temperaurniveau wie z.B. Geothermie oder Industrieabwärme einbinden zu können und um Wärmeverluste zu reduzieren, wird eine Absenkung der Vorlauftemperatur auf 95 °C oder geringer angestrebt. Dies stellt Betreiber sowie an Fernwärmenetz angeschlossene Verbraucher, die auf hohe Temperaturen von bis zu 120°C angewiesen sind, vor erhebliche Herausforderungen. Nach aktuellem Stand der Technik folgt daraus entweder, dass diese Hochtemperaturverbraucher zukünftig von der Fernwärmeversorgung ausgeschlossen werden, oder dass die Umstellung des Fernwärmesystems auf den Wärmenetz 4.0 Standard durch diese Hochtemperatur­verbraucher verhindert wird.

Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, in einem Wärmenetz 4.0, trotz der abgesenkten Vorlauftemperatur, für bestimmte Hochtemperaturverbraucher das hohe Temperaturniveau der heutigen Fernwärmenetze effizient zur Verfügung zu stellen. Der gewählte Lösungsansatz sieht vor, entsprechenden dezentralen Übergabestation (Hausstation) mit einem Energiewandler auszustatten, um Vorlauftemperatur für den Hochtemperaturverbraucher bedarfsorientiert zu erhöhen.

Bei den betrachteten Energiewandlern handelt es sich um einen Absorptions­wärme­transformator (AWT) und eine Kompressionswärmepumpe mit Lösungskreis (KWPL); beide zeichnen sich durch einen, gegenüber einer Kompressionswärmpumpe, geringen Strombedarf aus.

Im Rahmen des Forschungsvorhabens werden am IGTE ein AWT und am IfT der Universität Hannover eine KWPL simulativ sowie experimentell im Technikumsmaßstab untersucht. Die Versuchsanlagen werden für den Betrieb in einer Fernwärmeübergabestation im Hinblick auf Effizienz, Betriebssicherheit und Kosten optimiert. Darüber hinaus werden durch einen weiteren Forschungspartner, das FFI, simulativ die Auswirkungen auf das Fernwärmenetz und die Kosteneinsparpotentiale durch die Absenkung der Vorlauftemperatur analysiert. Die für die Wärmeversorgung der Hochtemperaturverbraucher mit Hilfe eines AWT oder einer KWPL anfallenden Kosten werden in Abhängigkeit von Wärme-, Strom-, Gas- und CO2-Preis ermittelt. So werden die Technologien hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit miteinander und gegenüber konventionellen Lösungen verglichen.

Arbeitsinhalte und Ziele des IGTE

  • Erstellen eines Simulationsmodells des AWT - Berechnung von Anlagenkennfeldern
  • Simulative Auslegung von Wärmeübertragern und Pumpen
  • Aufbau eines AWT sowie der benötigten Peripherie und Messtechnik
  • Inbetriebnahme des AWT und Entwicklung einer Regelung
  • Demonstrationsbetrieb der Hausstation mit integriertem AWT durch Emulation realer Verbraucherzustände und zukünftiger Netzzustände

Laufzeit

April 2022 - März 2024

Projektpartner

Fernwärme-Forschungsinstitut e. V. (District Heating Research Institute)

Institut für Thermodynamik, Leibniz Universität Hannover (Institute for Thermodynamics, Leibniz University Hannover)

Danksagung

Das Projekt wird im Rahmen des Programms für Industrielle Gemeinschaftsforschung (IGF) durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) gefördert. Die Autoren danken für die Unterstützung.

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Luisa Haak, M.Sc.

 

Academic employee

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