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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


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


Wärmeverluste von Fernwärmenetzen (Heisswasser)

3

(Quelle: Zfk-Fernwärmeumfrage 2001)


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 %


Isothermenfeld um eine Zweileiter-FW-Rohrleitung

5

FE-Berechnung, Mosler


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


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


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


Temperaturabfall im Vorlauf je 1 km Leitung

9


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 [%

]


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


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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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


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


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%


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%


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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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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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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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


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

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