Home | NARVA Lichtquellen GmbH - Vorwort zum Projekt und zur … · 2014. 4. 10. · Anlagentechnik...
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Ziel des Förderkonzepts Solarthermie2000plus ist die Weiter- entwicklung der solarthermischen Systemtechnik, verbunden mit der Demonstration der Einsatztauglichkeit dieser Technik. Das Programm soll mit dazu beitragen, dass die Sonnenenergie einer breiten Öffentlichkeit zugänglich gemacht und zukünftig verstärkt genutzt wird. Dabei sollen in ganz Deutschland Groß- anlagen zur Brauch- und Heizungswassererwärmung sowie zur Klimatisierung und Erzeugung von Prozesswärme errichtet und vermessen werden. Eine dieser Solaranlagen wurde im April 2011 in Betrieb genommen. Sie wurde als dritte Wärmequelle in die solar unterstützte Klimatisierung der Deutschen Telekom AG in Rottweil integriert. Die bestehende Absorptionskälteanlage wurde zuvor mit Gaskesseln und der Wärme eines Blockheiz- kraftwerkes betrieben. Das 503 m² große Kollektorfeld wurde auf dem Dach eines Werkstattgebäudes installiert, wobei der Solarspeicher neben diesem Gebäude im Freien aufgestellt wur- de. Durch den Einsatz der Solaranlage wird ein Teil des für die Klimatisierung und die Raumheizung erforderlichen Brennstoffs eingespart und eine Schadstoff- und Verbrauchskostenreduzie- rung erreicht. Vorwort zum Projekt und zur Anlage Einführung Die installierte Solaranlage verfügt über 62 Vakuumröhrenkollek- toreinheiten mit einer Gesamt-Bruttokollektorfläche von 503,13 m². Es wurden Kollektoren der Fa. S-POWER vom Typ DF 20/2000 TPS insideS und DF 30/3000 TPS insideS eingebaut. Dabei bilden immer ein Kollektor mit 20 Röhren und einer mit 30 Röhren eine Kollektoreinheit, die optisch als ein Element erscheint. Insgesamt verfügen die Kollektoren über eine Aperturfläche von 315,27 m². Die Kollektoren sind auf dem Flachdach eines Werkstatt- gebäudes, das leicht in Nord-West-Richtung geneigt ist, montiert und über die Stahl-Unterkonstruktion durch die Dachhaut im Gebäude verankert. Sie sind gegenüber der Horizontalen um 20° geneigt und weichen in ihrer Aus- richtung um 54° nach Osten von der Südrichtung ab. Die relativ flache Neigung der Kollektoren wurde gewählt um die zweite Kollektorreihe nicht durch die erste zu verschatten. Die flache Neigung macht sich auch wegen der deutlichen Abwei- chung von der Südrichtung positiv bemerkbar, da dadurch auch im späteren Tagesverlauf, wenn die Sonne mit einem sehr un- günstigen Winkel zur Solaranlage steht, noch Erträge realisiert werden können. Jede der 62 parallel geschalteten Kollektoreinheiten besteht aus 50 Vakuumröhren die innerhalb des Kollektors parallel ver- schaltet sind. Die Kollektoren sind in zwei gleichgroße Teilfelder Beschreibung der Anlage und der Technik Monitoring, Begleitforschung Förderung, Kontaktdaten Monitoring Die solarunterstützte Klimatisierung eines Telekom-Festnetz- knoten der Telekom AG in Rottweil wurde aus Mitteln des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit unter dem Förderkennzeichen 0325012 im Rahmen des Förderprogramms Solarthermie2000plus gefördert. Förderung Objektanschrift: Steig 27 78628 Rottweil Eigentümer: Power & Air Solutions / Deutsche Telekom AG Bauherr Deutsche Telekom AG Power & Air Solutions Dahlweg 100 D-48153 Münster norbert.kalhoff@pasm.de Planung: STRABAG PFS GmbH Berliner Allee 1 79114 Freiburg [email protected] Johannes Friedlin Ingenieurbüro Gröbenzeller Str. 5 82178 Puchheim [email protected] Betreiber: STRABAG PFS GmbH Installation: Karl Böhme GmbH Löbauer Straße 32a 02747 Herrnhut [email protected] Wissensch. - techn. Begleitung: Hochschule Offenburg Badstr. 24 77652 Offenburg Prof. Bollin, Dipl.-Ing. (FH) Huber klaus.huber@fh-offenburg.de Projektmanagement: Projektträger Jülich (PtJ) Außenstelle Berlin Zimmerstraße 26 - 27 10969 Berlin Frau Krüger [email protected] Programmbegleitung: Fraunhofer ISE Herr Edo Wiemken Heidenhofstr. 2 79110 Freiburg [email protected] Vom Projektträger PtJ sind die ZfS und drei Hochschulen mit der wissenschaftlich-technischen Begleitung der Solaranlagen beauftragt. Im Bereich solare Klimatisierung ist außerdem das Fraunhofer Institut für solare Energiesysteme beauftragt. Hochschulpartner in den alten Bundesländern und zuständig für die Betreuung der Anlagen im Südwesten Deutschlands ist die Forschungsgruppe nachhaltige energietechnik (net) der Hochschule Offenburg. Zu ihren Aufgaben gehören die Eignungsprüfung der Objekte, Unterstützung bei der Anlagenplanung und Wissenschaftlich-technische Begleitung Ergänzend zu den vorhandenen Regelfühlern wurde zu Monito- ringzwecken ein umfangreiches, unabhängiges Messsystem in- stalliert. Neben den Energieflüssen im Solarsystem wird auch die in den Hauptverteiler von Blockheizkraftwerk und Heizkesseln eingespeiste und die daraus entnommen Wärme erfasst. Rund um die Kältemaschinen werden in allen drei Kreisläufen die Wär- memengen gemessen. Die differenzierte Erfassung des Stromverbrauchs der Kälte- maschinen, deren peripherer Pumpen sowie der Kühltürme soll Aufschluss über den elektrischen Energiebedarf der Maschinen liefern und eine Aufschlüsselung nach einzelnen Verbrauchern ermöglichen. Der Stromverbrauch des Solarsystems wird erfasst um u.a. eine Bewertung des Notkühlbetriebs im Kollektorkreis vornehmen zu können. Darüber hinaus wird die solare Einstrah- lung, die Außen- und Kollektortemperatur sowie die Temperatur in den Speichern gemessen. Die Messdaten werden von drei Datenloggern erfasst und auf einem zentralen Rechner abgespeichert von wo sie per Internet- anbindung abgerufen werden können. Mit Hilfe einer Auswerte- software auf LabVIEW-Basis, können die Messdaten als Kurven- diagramme oder als Carpet-Plots ausgegeben werden. Anhand der Messdaten werden Optimierungsvorschläge erarbeitet und zur Umsetzung vorgeschlagen. Zum Vergleich der Anlagenperformance mit anderen Solar- systemen können Kennzahlen wie Systemnutzungsgrad, solarer Ertrag und Deckungsanteil usw. gebildet werden. Die Ergebnisse des Monitorings werden in einem öffentlichen Bericht zusammengefasst und außerdem in Veröffentlichungen auf Konferenzen, in der Fachpresse und auf der Homepage der Forschungsgruppe net der Hochschule Offenburg publiziert. Historische Messdaten werden im Internet auf der Seite datapool.fg-net.de grafisch dargestellt. Eine Visualisierung aktu- eller Messdaten findet auf einem Infodisplay auf dem Firmenge- lände im Kantinenbereich statt. Kontaktdaten -installation, Planung und Installation der Messtechnik sowie mehrjährige Erfassung und Auswertung der Betriebsdaten. Darüber hinaus werden Optimierungsvorschläge erarbeitet und umgesetzt. Die daraus resultierenden Messergebnisse und Erfahrungen werden danach in kommentierter Form der Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt. Aktuelle Informationen zum Projekt finden Sie unter: fgnet.fh-offenburg.de, datapool.fg-net.de, www.solarthermie2000plus.de Solarunterstützte Klimatisierung der Deutschen Telekom AG in Rottweil Ein Projekt im Rahmen des Förderkonzeptes Solarthermie2000plus des Bundesumweltministeriums Forschungsgruppenet nachhaltige energietechnik
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Ziel des Förderkonzepts Solarthermie2000plus ist die Weiter-entwicklung der solarthermischen Systemtechnik, verbunden mit der Demonstration der Einsatztauglichkeit dieser Technik. Das Programm soll mit dazu beitragen, dass die Sonnenenergie einer breiten Öffentlichkeit zugänglich gemacht und zukünftig verstärkt genutzt wird. Dabei sollen in ganz Deutschland Groß-anlagen zur Brauch- und Heizungswassererwärmung sowie zur Klimatisierung und Erzeugung von Prozesswärme errichtet und vermessen werden. Eine dieser Solaranlagen wurde im April 2011 in Betrieb genommen. Sie wurde als dritte Wärmequelle in die solar unterstützte Klimatisierung der Deutschen Telekom AG in Rottweil integriert. Die bestehende Absorptionskälteanlage wurde zuvor mit Gaskesseln und der Wärme eines Blockheiz-kraftwerkes betrieben. Das 503 m² große Kollektorfeld wurde auf dem Dach eines Werkstattgebäudes installiert, wobei der Solarspeicher neben diesem Gebäude im Freien aufgestellt wur-de. Durch den Einsatz der Solaranlage wird ein Teil des für die Klimatisierung und die Raumheizung erforderlichen Brennstoffs eingespart und eine Schadstoff- und Verbrauchskostenreduzie-rung erreicht.
Vorwort zum Projekt und zur Anlage
Einführung
Die installierte Solaranlage verfügt über 62 Vakuumröhrenkollek-toreinheiten mit einer Gesamt-Bruttokollektorfläche von 503,13 m². Es wurden Kollektoren der Fa. S-POWER vom Typ DF 20/2000 TPS insideS und DF 30/3000 TPS insideS eingebaut. Dabei bilden immer ein Kollektor mit 20 Röhren und einer mit 30 Röhren eine Kollektoreinheit, die optisch als ein Element erscheint. Insgesamt verfügen die Kollektoren über eine Aperturfläche von 315,27 m².Die Kollektoren sind auf dem Flachdach eines Werkstatt-gebäudes, das leicht in Nord-West-Richtung geneigt ist, montiert und über die Stahl-Unterkonstruktion durch die Dachhaut im Gebäude verankert. Sie sind gegenüber der Horizontalen um 20° geneigt und weichen in ihrer Aus-richtung um 54° nach Osten von der Südrichtung ab. Die relativ flache Neigung der Kollektoren wurde gewählt um die zweite Kollektorreihe nicht durch die erste zu verschatten. Die flache Neigung macht sich auch wegen der deutlichen Abwei-chung von der Südrichtung positiv bemerkbar, da dadurch auch im späteren Tagesverlauf, wenn die Sonne mit einem sehr un-günstigen Winkel zur Solaranlage steht, noch Erträge realisiert werden können.
Jede der 62 parallel geschalteten Kollektoreinheiten besteht aus 50 Vakuumröhren die innerhalb des Kollektors parallel ver-schaltet sind. Die Kollektoren sind in zwei gleichgroße Teilfelder
Beschreibung der Anlage und der Technik
Monitoring, Begleitforschung Förderung, Kontaktdaten
Monitoring
Die solarunterstützte Klimatisierung eines Telekom-Festnetz-knoten der Telekom AG in Rottweil wurde aus Mitteln des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit unter dem Förderkennzeichen 0325012 im Rahmen des Förderprogramms Solarthermie2000plus gefördert.
Förderung
Objektanschrift:Steig 2778628 Rottweil
Eigentümer:Power & Air Solutions /Deutsche Telekom AG
BauherrDeutsche Telekom AGPower & Air Solutions Dahlweg 100D-48153 Mü[email protected]
Planung:STRABAG PFS GmbHBerliner Allee 179114 [email protected] Johannes FriedlinIngenieurbüroGröbenzeller Str. 582178 [email protected]
Betreiber:STRABAG PFS GmbH
Installation:Karl Böhme GmbHLöbauer Straße 32a02747 [email protected]
Wissensch. - techn. Begleitung:Hochschule OffenburgBadstr. 2477652 OffenburgProf. Bollin, Dipl.-Ing. (FH) [email protected]
Projektmanagement:Projektträger Jülich (PtJ)Außenstelle BerlinZimmerstraße 26 - 2710969 BerlinFrau Krü[email protected]
Programmbegleitung:Fraunhofer ISEHerr Edo WiemkenHeidenhofstr. 279110 [email protected]
Vom Projektträger PtJ sind die ZfS und drei Hochschulen mit der wissenschaftlich-technischen Begleitung der Solaranlagen beauftragt. Im Bereich solare Klimatisierung ist außerdem das Fraunhofer Institut für solare Energiesysteme beauftragt. Hochschulpartner in den alten Bundesländern und zuständig für die Betreuung der Anlagen im Südwesten Deutschlands ist die Forschungsgruppe nachhaltige energietechnik (net) der Hochschule Offenburg. Zu ihren Aufgaben gehören die Eignungsprüfung der Objekte, Unterstützung bei der Anlagenplanung und
Wissenschaftlich-technische Begleitung
Ergänzend zu den vorhandenen Regelfühlern wurde zu Monito-ringzwecken ein umfangreiches, unabhängiges Messsystem in-stalliert. Neben den Energieflüssen im Solarsystem wird auch die in den Hauptverteiler von Blockheizkraftwerk und Heizkesseln eingespeiste und die daraus entnommen Wärme erfasst. Rund um die Kältemaschinen werden in allen drei Kreisläufen die Wär-memengen gemessen.
Die differenzierte Erfassung des Stromverbrauchs der Kälte-maschinen, deren peripherer Pumpen sowie der Kühltürme soll Aufschluss über den elektrischen Energiebedarf der Maschinen liefern und eine Aufschlüsselung nach einzelnen Verbrauchern ermöglichen. Der Stromverbrauch des Solarsystems wird erfasst um u.a. eine Bewertung des Notkühlbetriebs im Kollektorkreis vornehmen zu können. Darüber hinaus wird die solare Einstrah-lung, die Außen- und Kollektortemperatur sowie die Temperatur in den Speichern gemessen.
Die Messdaten werden von drei Datenloggern erfasst und auf einem zentralen Rechner abgespeichert von wo sie per Internet-anbindung abgerufen werden können. Mit Hilfe einer Auswerte-software auf LabVIEW-Basis, können die Messdaten als Kurven-diagramme oder als Carpet-Plots ausgegeben werden. Anhand der Messdaten werden Optimierungsvorschläge erarbeitet und zur Umsetzung vorgeschlagen.
Zum Vergleich der Anlagenperformance mit anderen Solar-systemen können Kennzahlen wie Systemnutzungsgrad, solarer Ertrag und Deckungsanteil usw. gebildet werden.
Die Ergebnisse des Monitorings werden in einem öffentlichen
Bericht zusammengefasst und außerdem in Veröffentlichungen auf Konferenzen, in der Fachpresse und auf der Homepage der Forschungsgruppe net der Hochschule Offenburg publiziert.
Historische Messdaten werden im Internet auf der Seite datapool.fg-net.de grafisch dargestellt. Eine Visualisierung aktu-eller Messdaten findet auf einem Infodisplay auf dem Firmenge-lände im Kantinenbereich statt.
Kontaktdaten
-installation, Planung und Installation der Messtechnik sowie mehrjährige Erfassung und Auswertung der Betriebsdaten. Darüber hinaus werden Optimierungsvorschläge erarbeitet und umgesetzt. Die daraus resultierenden Messergebnisse und Erfahrungen werden danach in kommentierter Form der Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt.
Aktuelle Informationen zum Projekt finden Sie unter:
fgnet.fh-offenburg.de, datapool.fg-net.de, www.solarthermie2000plus.de
Solarunterstützte Klimatisierung
der
Deutschen Telekom AG
in Rottweil
Ein Projekt im Rahmen des
Förderkonzeptes
Solarthermie2000plus des
Bundesumweltministeriums
Forschungsgruppenetnachhaltige energietechnik
-
Anlagentechnik
Für die Auslegung des 503 m² großen Kollektorfeldes war die zur Verfügung stehende Dachfläche der begrenzende Faktor. Der Wärmebedarf der Absorptionskältemaschinen ist im Verhältnis zur ermittelten Kollektorfläche so hoch, dass davon ausgegangen werden konnte, dass die gesamte Wärme der Solaranlage jederzeit vom Heiz- und Kühlsystem abgenommen wird. Die Auslegung des 20 m³ großen Solarspeichers wurde anhand von Simulationen mit der vorher festgelegten Kollektorfläche durchgeführt.Die Einbindung der Solaranlage erfolgte parallel zu den vorhandenen Wärmequellen. Damit dient die Solaranlage nicht wie sonst häufig üblich und sinnvoll zur Vorwärmung, sondern muß die Solltemperatur von im Sommer 95°C erreichen um in das Heizungssystem einspeisen zu können.
Auslegung der Anlage
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unterteilt, die hintereinander aufgestellt sind. Das durch die ein-gestrahlte Sonnenenergie in den Kollektoren erwärmte Glykol/Wasser-Gemisch wird zur Erwärmung des Speicherladekreises durch einen Wärmeübertrager im Keller des Gebäudes gepumpt. Der Wärmeübertrager wird benötigt, um das Frostschutzgemisch vom Heizungswasser im Solarpuffer zu trennen. Der Solarspei-cher hat ein Volumen von 20.000 Liter und ist aus Platzgründen im Freien neben dem Gebäude aufgestellt.
Aus den Speichern wird die solare Wärme im Sommer über einen Heizungsverteiler zu den Kältemaschinen gepumpt. Im Winter wird die Wärme über denselben Verteiler auf einem etwas nied-rigeren Temperaturniveau in das Heizungsnetz des Gebäudes eingespeist.
Die beiden Kältemaschinen vom Hersteller York International/Mitsubishi Typ ES-IA 2 MW mit je 340 kW Kälteleistung wurden bereits vor Inbetriebnahme der Solaranlage hauptsächlich mit der Abwärme eines Blockheizkraftwerks und selten mit Wärme von Gaskesseln betrieben. Mit der erzeugten Kälte werden Bü-roräume, Callcenter und Serverräume auf dem Betriebsgelände gekühlt. Seit Inbetriebnahme der Solaranlage liefern die Kollek-toren als dritte Wärmequelle einen Teil der Antriebswärme für die Absorptionskälteanlage.
Eine Besonderheit dieses Systems stellt der Notkühler dar, der in den Kollektorkreis integriert ist. Bei zu hoher Temperatur in den Kollektoren und dadurch drohender Stagnation wegen zu
Anlagentechnik Bilder Bilder
Solarwärmetauscher in Solarzentrale mit Verrohrung(Quelle Strabag)
Solarspeicher und Notkühler vor Gebäude mit Kollektoren (Quelle Strabag)
Absorptionskältemaschine (Quelle Strabag)Detailansicht Kollektorfeld mit Verrohrung oben
geringer Wärmeabnahme wird die Solarwärme über den Not-kühler abgeführt und damit eine hohe thermische Belastung des Kollektorfluids weitgehend vermieden. Üblicherweise schaltet die Regelung einer Solaranlage ab einer bestimmten Tempera-tur die Kollektorkreispumpe aus. Bei weiter kontinuierlicher Ein-strahlung steigt die Temperatur im Kollektor stark an und bleibt bis Sonnenuntergang im Stillstand, sodass keine „Solarernte“ an diesem Tag mehr möglich ist. Durch den Notkühler wird dieser Ertragsausfall für den selben Tag vermieden.
