Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Energieflussbetrachtung der Fernwärme in Wiesbaden. Dabei wird das gesamte System analysiert, die Optimierungspotenziale herausgearbeitet und letztlich auch bewertet.
In Bezug darauf wird der Nutzen eines Energiecontrollingportals (ECS) dargestellt und die wichtigsten Kennzahlen im Monitoring festgelegt. Weiterhin wird ein statistisches Modell zur Abschätzung der witterungsbedingten Wärmeabgabe durch eine Regression erstellt, was zur Ermittlung der Lastspitzen dient. Da die Informationsdichte aus dem Netz und der Kunden immer wichtiger wird, müssen diese kontinuierlich fernausgelesen werden. Dazu werden Stichproben erhoben und in dieser Arbeit ein Modell für eine geschichtete Stichprobenauswahl erstellt. Basierend auf den Ergebnissen dieser Arbeit werden diese diskutiert und im Gesamtsystem eingeordnet.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Das Unternehmen
1.2 Motivation
1.3 Relevanz
1.4 Ziel dieser Arbeit
2 Grundlagen
2.1 Beschreibung des Gesamtsystems
2.2 Fernwärmevergleich Deutschland - Wiesbaden
2.3 Wärmelastgang
2.4 Das Netz
3 Lösungsansätze
3.1 Identifikation der Optimierungspotenziale
3.2 Kennzahlen der Fernwärme
3.2.1 Input-Output-Faktor
3.2.2 Anschlussdichte
3.2.3 Spezifische Verluste
3.2.4 Vorlauf u. Rücklauf
3.2.5 Durchflüsse
4 Praktische Auswertungen
4.1 Datenquellen
4.2 Datenschutz
4.3 Statistische Überlegungen
4.4 Modell der Wärmeprognose
4.5 Monitoring Cockpit
5 Ergebnisse
5.1 Wirtschaftliche Betrachtung
5.1.1 Datengewinnung
5.1.2 Netzsanierung
5.1.3 Analyse des Einsparpotenzials
5.2 Zielabgleich
6 Zukunftsanalyse
7 Diskussion und Fazit
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser Bachelorarbeit besteht darin, die energetischen und wirtschaftlichen Energieflüsse der Fernwärmeversorgung in Wiesbaden zu untersuchen, Optimierungspotenziale zu identifizieren und ein statistisches Modell zur Prognose des Wärmebedarfs zu entwickeln, um die Effizienz mittels eines Energiecontrolling-Systems (ECS) zu steigern.
- Analyse des Gesamtsystems der Fernwärmeversorgung in Wiesbaden
- Identifikation und Bewertung von Optimierungspotenzialen im Netz
- Entwicklung eines statistischen Modells zur Wärmeabnahmeprognose
- Wirtschaftliche Betrachtung der Fernauslesung und Netzsanierung
- Evaluierung des Monitoring-Cockpits zur Effizienzsteigerung
Auszug aus dem Buch
2.4 Das Netz
Das Fernwärmenetz erstreckt sich auf ca. 109 km im Stadtnetz. Um das Netz richtig beurteilen zu können, müssen verschiedene Eigenschaften des Netzes klar definiert und bewertet werden.
Bereits erklärt wurden der Vorlauf und der Rücklauf. Diese Kennwerte des Netzes sind ausschlaggebend für alle anderen Eigenschaften. Aus der Differenz der Vor- und Rücklauftemperaturen lässt sich die Temperaturspreizung ermitteln.
TVL – TRL = ΔT (1)
TVL Temperatur im Vorlauf
TRL Temperatur im Rücklauf
Die Temperaturspreizung ist verantwortlich für die maximale Wärmemenge, welche im Netz bei gleichbleibendem Massendurchfluss transportiert werden kann, da nach Gl. 2 die Wärmemenge Q wie folgt berechnet wird.
Q = m * cp * ΔT (2)
Q erzeugte Wärmemenge
m Wasserdurchfluss des erwärmten Wassers
cp spez. Wärmekapazität von Wasser = 4,182 kJ/(kg*K)
In den technischen Anschlussbestimmungen (TAB) ist deshalb die maximale Rücklauftemperatur der Heizungsanlage mit dem Kunden auf 50°C vereinbart. Aufgrund der Vorbeugung von Legionellenbildung ist die maximale Rücklauftemperatur des Warmwasserkreises auf 60°C beschränkt (ESWE Versorgungs AG, 2004). Die Vorlauftemperatur wird automatisch gesteuert, indem das Wasser aus dem Rücklauf in den Feuerungsanlagen auf einen Sollwert von 100°C erhitzt wird. Aus diesen TAB geht hervor, dass das Netz auf 100°C ausgelegt ist, was zum einen für die zu transportierende Wärmemenge notwendig ist und zum anderen müssen die Vorlauftemperaturen konstant über 70°C gehalten werden, um Legionellenbildung vorzubeugen (Horlacher & Helbig, 2018, S. 886).
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Diese Einleitung definiert die Fragestellung zur Effizienzsteigerung durch ein Energiecontrolling-System (ECS) bei der ESWE Versorgungs AG.
2 Grundlagen: Das Kapitel beschreibt das Wiesbadener Fernwärmenetz, die Erzeugerstruktur sowie die physikalischen und technischen Parameter der Wärmebereitstellung.
3 Lösungsansätze: Hier werden Strategien zur Identifikation von Optimierungspotenzialen sowie relevante Kennzahlen zur Überwachung der Fernwärme erläutert.
4 Praktische Auswertungen: Dieses Kapitel behandelt die Analyse der Datenquellen, den Datenschutz, statistische Überlegungen für das Prognosemodell und das Monitoring-Cockpit.
5 Ergebnisse: Die Ergebnisse umfassen die wirtschaftliche Bewertung der Datengewinnung und Netzsanierung sowie den Zielabgleich der Arbeit.
6 Zukunftsanalyse: Hier wird der Einfluss der geplanten Müllverbrennungsanlage auf das Wiesbadener Fernwärmenetz und dessen zukünftige Entwicklung betrachtet.
7 Diskussion und Fazit: Das Fazit fasst die Erkenntnisse zusammen und bewertet die Umsetzbarkeit der Einsparziele sowie die Notwendigkeit technischer Modernisierungen.
Schlüsselwörter
Fernwärme, Energieflussbetrachtung, Energiecontrolling-System, ESWE, Wärmelastgang, Netzsanierung, Statistik, Prognosemodell, Monitoring-Cockpit, Wirkungsgrad, Effizienzsteigerung, KWK-Anlagen, Wärmeverluste, Datenerfassung, Wirtschaftlichkeit
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Bachelorarbeit grundsätzlich?
Die Arbeit analysiert die Energieflüsse der Fernwärmeversorgung in Wiesbaden mit dem Ziel, durch den Einsatz eines Energiecontrolling-Systems (ECS) Effizienzsteigerungen und Kosteneinsparungen zu erzielen.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Zu den zentralen Themen gehören die Systemanalyse des Fernwärmenetzes, die Identifikation von Optimierungspotenzialen, die statistische Modellierung des Wärmebedarfs sowie die wirtschaftliche Bewertung technischer Maßnahmen.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Das primäre Ziel ist zu untersuchen, wie die wirtschaftlichen und energetischen Energieflüsse optimiert werden können und ob ein Einsparpotenzial von 1-5% der eigenerzeugten Wärme realisierbar ist.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit kombiniert eine systemtechnische Analyse mit einer multiplen Regressionsanalyse zur Wärmeprognose sowie dynamischen und statischen Investitionsrechenverfahren zur Bewertung von Sanierungsmaßnahmen.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die Darstellung der Grundlagen, die Ableitung von Lösungsansätzen, praktische Datenauswertungen zur Netzperformance und die anschließende Ergebnisanalyse.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die wichtigsten Begriffe sind Fernwärme, Energiecontrolling, Effizienzsteigerung, Wärmelastgang, Netzsanierung, statistische Modellierung und Wirtschaftlichkeit.
Warum ist das Netz in Klarenthal besonders kritisch für die Untersuchung?
Das Netz in Klarenthal weist im Vergleich zum Verbundnetz signifikant schlechtere Kennzahlen, höhere Umwandlungsverluste und teilweise veraltete Rohrleitungen auf, weshalb hier ein höheres Optimierungspotenzial besteht.
Welchen Nutzen bietet das geplante Monitoring-Cockpit?
Das Monitoring-Cockpit dient als Werkzeug zur zeitnahen Überwachung der Energieflüsse und Prozessdaten, um Abweichungen frühzeitig zu erkennen und datenbasierte Entscheidungen für das Wartungsmanagement zu ermöglichen.
Wie trägt die geplante Müllverbrennungsanlage zur Zukunft des Netzes bei?
Die Müllverbrennungsanlage wird voraussichtlich eine zusätzliche Wärmequelle darstellen, die in den Wintermonaten die fossile Kesselleistung substituiert und somit die ökologische Bilanz sowie die Versorgungssicherheit erhöht.
- Citar trabajo
- Eric Block (Autor), 2019, Wirtschaftliche und energetische Energieflussbetrachtung der Fernwärmeversorgung der Stadt Wiesbaden, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/900826
