Wärmeverluste von Fernwärmenetzen Stellenwert von ... · E.ON Bayern Wärme GmbH Wärmeverluste...
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E.ON Bayern Wärme GmbH
Wärmeverluste von Fernwärmenetzen Stellenwert von Fernwärme / KWK im EEWärmeG
Dipl.-Ing. Alexander WagnerLeiter Fernwärmenetze und SonderaufgabenE.ON Bayern Wärme GmbHArnulfstr. 20380634 MünchenTel. 089/ 5208-4130
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E.ON Bayern Wärme GmbH
Inhalt
1. Betrachtungsweisen und -sichten von Wärmeverlusten2. Berechnungsmethodik von KMR-Wärmeverlusten /Dämmdicken
- Einflussgrößen- PUR-Alterung
3. Wirtschaftliche Dämmdicke4. EEWärmeG und Fernwärme
- Grundsätzliches- AGFW FW 309-5- Berechnungsbeispiel
2
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E.ON Bayern Wärme GmbH
Wärmeverluste von Fernwärmenetzen (Heisswasser)
3
(Quelle: Zfk-Fernwärmeumfrage 2001)
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E.ON Bayern Wärme GmbH
Wärmeverluste eines exempl. FW- Netzes über der Zeit
4
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0
10,0
11,0
12,0
13,0
14,0
1973
/7419
74/75
1975
/7619
76/77
1977
/7819
78/79
1979
/8019
80/81
1981
/8219
82/83
1983
/8419
84/85
1985
/8619
86/87
1987
/8819
88/89
1989
/9019
90/91
1991
/9219
92/93
1993
/9419
94/95
1995
/9619
96/97
1997
/9819
98/99
1999
/0020
00/01
2001
/02
Geschäftsjahr
Wär
mev
erlu
ste
in %
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E.ON Bayern Wärme GmbH
Isothermenfeld um eine Zweileiter-FW-Rohrleitung
5
FE-Berechnung, Mosler
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E.ON Bayern Wärme GmbH
Zunahme der Wärmeleitfähigkeit des PUR-Schaums
6
1 11 21Alter [a]
0,025
0,03
0,035
0,04
0,045W
ärm
elei
tfähi
gkei
t PU
R [W
/(m*K
)]
CP DN 25
CP DN 100
CP DN 300
CP DN 600
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E.ON Bayern Wärme GmbH
Wärmeverlust je m Trasse
7
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
90,0
100,0
0 200 400 600 800
Nennweite DN
Wär
mev
erlu
st [W
/mTR
]
Reihe 1
Reihe 2
Reihe 3
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E.ON Bayern Wärme GmbH
Anteil des Erdreichs am Gesamtwiderstand der Wärmeübertragung
8
0,5 1 1,5 2 2,5Heat conductivity [W/(m*K)]
0
5
10
15
20
25
30
35
Res
ista
nce
of s
oil [
%]
Series 1
Series 2
Series 3
0,5 1 1,5 2 2,5Heat conductivity [W/(m*K)]
0
5
10
15
20
25
30
35
Res
ista
nce
of s
oil [
%]
Series 1
Series 2
Series 3
DN 50 DN 200
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E.ON Bayern Wärme GmbH
Temperaturabfall im Vorlauf je 1 km Leitung
9
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E.ON Bayern Wärme GmbH
Beitrag der Nennweiten zu den gesamten Wärmeverlusten
10
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
90,0
100,0
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Nennweite DN
Kum
ulie
rter A
ntei
l Wär
mev
erlu
st [%
]
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E.ON Bayern Wärme GmbH
Energieeinsparung durch bessere Dämmung
11
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
25 32 40 50 65 80 100 125 150 200 250 300 400 500 600 700 800
Nennweite DN
Red
uzie
rte V
erlu
ste
gege
nübe
r Re
ihe
1 [%
]
Reihe 2 gegen R 1 Reihe 3 gegen R 1
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E.ON Bayern Wärme GmbH
Dämmdickenoptimierung unter Berücksichtigung von
PUR-Alterung Dynamik des Wärmepreises Einfluss der Baukosten Einfluss der Betriebstemperaturen Mehrkosten bei suboptimaler Dämmung Abzinsung der Wärmegutschrift
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E.ON Bayern Wärme GmbH
Optimale Dämmdicke als Funktion der Wärmekosten DN 25- DN 200
13
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
120,00
0 50 100 150 200 250
Nennweite
Wär
mep
reis
[€/M
Wh]
Übergang R1/R2
Übergang R2/R3
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E.ON Bayern Wärme GmbH
Optimale Dämmdicke als Funktion der Wärmekosten DN 300 - DN 600
14
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
120,00
140,00
250 300 350 400 450 500 550 600 650
Nennweite
Wär
mep
reis
[€/M
Wh]
Übergang R1/R2
Übergang R2/R3
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E.ON Bayern Wärme GmbH
Kosten suboptimaler Dämmung
15
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
-25 -15 -5 5 15 25
Mehrkosten (negativ)/Ersparnis (positiv) [€/m Trasse]
Wär
mep
reis
[€/M
Wh]
R 1/2
R 2/3
Beispiel DN 80Baukosten mittelWärme +5%/a; Zins 8%
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E.ON Bayern Wärme GmbH
Vorschlag für die erhöhte Dämmung von KMR
16
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
-30 -20 -10 0 10 20 30
Mehrkosten/Ersparnis [€/m Trasse]
Wär
mep
reis
[€/M
Wh]
23,50 €/MWh
Beispiel für DN 150, Baukosten niedrig, Wärme +5%/a; Zinssatz +8%
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E.ON Bayern Wärme GmbH
EEWärmeG und Fernwärme
- EEWärmeG regelt Nutzungspflichten von erneuerb. Energien im Wärme-
bereich für Neubauten (vom 07.08.2008 zul. geändert am 22.12.11)
- Ziel: Schonung fossiler Ressourcen, Klimaschutz, Minderung Importabh.
- Wärme aus KWK-Anlagen u. FW-Netzen wird unter best. Voraussetzg.
als Ersatzmaßnahme zur Erfüllung der Nutzungspflicht anerkannt
- Wärme muss zu einem definierten Mindestanteil aus ern. Energien,
Abwärme oder hocheffizienter KWK stammen
-> Definition eines Mindestmaßes an energetischer Qualität bzw.
energet. Mindestdeckungsanteilen am Wärme- u. Kältebedarf
- Berechnung und Nachweis nach neuem AGFW-Arbeitsblatt FW 309-5
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E.ON Bayern Wärme GmbH
AGFW Arbeitsblatt FW 309-5
-Erstellung in enger Kooperation mit BMU
- FW 309-5 enthält Berechnungsanleitung und Musterbescheinigung zurVorlage bei Behörden als Nachweis zur Erfüllung des EEWärmeG
- FW 309-5 definiert drei verschiedene Verhältniszahlen-> Pflichtanteil (PA)-> Deckungsanteil (DA)-> Erfüllungsgrad (EG)
- EG stellt eine FW-netzspez. Kennzahl dar, die die Summe der anteiligenPflichterfüllung der in das Netz einspeisenden Erzeugungsanlagen bzw. Energieträger wiedergibt
- EG muss >=1 sein
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E.ON Bayern Wärme GmbH
Pflichtanteil (PA), Deckungsanteil (DA) u. Erf.grad (EG)
- PA ist der nach EEWärmeG festgeschriebener Anteil, den jeder Energieträger erreichen muss: PA = 0,5 bzw. 50 %
- DA ist der tatsächliche Anteil der Wärme einer Anlage bzw. einesEnergieträgers an der gesamten Fernwärme
(Berechng. der DA möglichst aus den energ. Bilanzdaten der letzten 3 Jahre,Geltungsdauer der Bescheinigung bis zu 10 Jahre)
- Zur Ermittlung des EG werden die tatsächlichen DA der Erz.anlagen ermittelt und zu den jeweiligen Pflichtanteilen ins Verhältnis gesetzt. Anschließend werden diese Verhätniszahlen zum EG addiert.
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E.ON Bayern Wärme GmbH
Berechnungsbeispiel
Typisches Biomasseheizwerk mit kleinem Erdgas-BHKW zur Eigenstrom-bedarfsdeckung:
Erz.komponente: Erdgaskessel Erdgas-BHKW Biomassekessel20 GWh 5 GWh 50 GWh
PA: - 0,5 0,5DA: - 5/75=0,0667 50/75=0,667EG anteilig: - 0,0667/0,5=0,133 0,667/0,5=1,33EG Fernwärmenetzeinspeisung: 0,133 +1,333 = 1,466 > 1
=> Anforderung EEWärmeG erfüllt
ACHTUNG: Etwaiger Kältebedarf ist n. EEWärmeG auch zu berücksichtigen !
20
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E.ON Bayern Wärme GmbH
Beispiel eines Gebäudes mit Gebäudekühlung
Jahreswärmebedarf: 75 MWh/aJahreskältebedarf: 20 MWh/aEnergiebedarf (Kälte und Wärme): 95 MWh/a
EG-Gebäude (FW gemäß Bsp.): 1,466 * 75 / 95 = 110/95 =1,16
=> EEWärmeG ebenfalls erfüllt
21