Datenbasierter Vergleich von Methoden zur Reduzierung der Spitzendurchflussmenge in einem Fernwärmesystem

Core Concepts

Durch den Einsatz von Lastverschiebung, Rücklauftemperaturbegrenzung und Durchflussbegrenzung lässt sich die Spitzendurchflussmenge in Fernwärmesystemen deutlich reduzieren.

Abstract

Die Studie untersucht drei Strategien zur Reduzierung der Spitzendurchflussmenge in einem Fernwärmesystem:

Koordinierte, optimale Lastverschiebung:

Durch zeitliche Verlagerung der Verbrauchslasten kann die Spitzendurchflussmenge um bis zu 18 % reduziert werden.
Die Lastverschiebung muss dabei nur bei den größten Verbrauchern erfolgen, um den Großteil der Verbesserung zu erzielen.
Eine Lastverschiebungsflexibilität von mehr als 18 % bringt keine weiteren Verbesserungen mehr.

Begrenzung der Rücklauftemperatur:

Die Begrenzung der Rücklauftemperatur auf die zulässigen Grenzwerte führt zu einer Reduzierung der Durchflussmenge und einer Senkung der Gesamtpumpenleistung um fast 20 %.
Dieser Ansatz hat jedoch einen geringeren Einfluss auf die Spitzendurchflussmenge als die Lastverschiebung.

Begrenzung der Durchflussmenge:

Die direkte Begrenzung der Durchflussmenge pro Verbraucher kann zu neuen Spitzenwerten führen, da die Verbraucher den Wärmebedarf zu anderen Zeiten nachholen.
Dieser Ansatz ist daher weniger effektiv als die beiden anderen Strategien.
Insgesamt zeigt die Studie, dass eine Kombination aus Lastverschiebung und Rücklauftemperaturbegrenzung die effizienteste Methode zur Reduzierung der Spitzendurchflussmenge in dem untersuchten Fernwärmesystem ist.

Stats

Die Spitzendurchflussmenge im Originaldatensatz betrug 180 m³/h.
Durch eine 20%ige Lastverschiebung konnte die Spitzendurchflussmenge auf 149 m³/h reduziert werden.
Durch Begrenzung der Rücklauftemperatur konnte die Spitzendurchflussmenge auf 169 m³/h reduziert werden.
Durch Kombination von 20%iger Lastverschiebung und Rücklauftemperaturbegrenzung konnte die Spitzendurchflussmenge auf 137 m³/h reduziert werden.

Quotes

"Durch den Einsatz von Lastverschiebung, Rücklauftemperaturbegrenzung und Durchflussbegrenzung lässt sich die Spitzendurchflussmenge in Fernwärmesystemen deutlich reduzieren."
"Die Lastverschiebung muss dabei nur bei den größten Verbrauchern erfolgen, um den Großteil der Verbesserung zu erzielen."
"Eine Lastverschiebungsflexibilität von mehr als 18 % bringt keine weiteren Verbesserungen mehr."

Key Insights Distilled From

A data-based comparison of methods for reducing the peak volume flow rate in a district heating system

by Felix Agner,... at arxiv.org 03-26-2024

https://arxiv.org/pdf/2403.16738.pdf

Deeper Inquiries

Wie lassen sich die Erkenntnisse auf andere Fernwärmesysteme mit unterschiedlicher Verbraucherstruktur übertragen?

Die Erkenntnisse aus der Studie können auf andere Fernwärmesysteme mit unterschiedlicher Verbraucherstruktur übertragen werden, indem die grundlegenden Prinzipien und Strategien auf ähnliche Systeme angewendet werden. Zum Beispiel kann die Erkenntnis, dass die gezielte Einbeziehung weniger großer Verbraucher einen signifikanten Einfluss auf die Reduzierung des Spitzenstromverbrauchs hat, auf Systeme angewendet werden, die ebenfalls von einigen großen Verbrauchern dominiert werden. Die Schlussfolgerung, dass eine gezielte Intervention bei Schlüsselverbrauchern den größten Nutzen bringt, kann auch auf Systeme mit ähnlichen Merkmalen angewendet werden. Es ist wichtig, die spezifischen Merkmale und Anforderungen jedes Fernwärmesystems zu berücksichtigen, um die Übertragbarkeit der Erkenntnisse sicherzustellen.

Welche zusätzlichen Investitionen in Infrastruktur und Steuerungstechnik sind erforderlich, um die vorgeschlagenen Strategien in der Praxis umzusetzen?

Die Umsetzung der vorgeschlagenen Strategien erfordert möglicherweise zusätzliche Investitionen in die Infrastruktur und Steuerungstechnik des Fernwärmesystems. Zum Beispiel könnten die Implementierung einer gezielten Lastverschiebung, die Begrenzung der Rücklauftemperatur oder die Begrenzung des Volumenstroms Änderungen an den bestehenden Substationen erfordern, um die gewünschten Effekte zu erzielen. Dies könnte die Installation von Rücklauftemperaturbegrenzungsventilen, die Aktualisierung von Steuerungssystemen oder die Implementierung von Lastverschiebungsmechanismen umfassen. Es ist wichtig, die spezifischen Anforderungen und Kosten für jede Strategie zu bewerten und die Investitionen entsprechend zu planen.

Welche Auswirkungen haben die Strategien auf den Komfort und die Zufriedenheit der Endverbraucher?

Die Implementierung der vorgeschlagenen Strategien kann potenziell Auswirkungen auf den Komfort und die Zufriedenheit der Endverbraucher haben. Zum Beispiel könnte eine gezielte Lastverschiebung dazu führen, dass Verbraucher ihre Wärmeversorgung zu bestimmten Zeiten reduzieren müssen, was ihren Komfort beeinträchtigen könnte. Die Begrenzung der Rücklauftemperatur oder des Volumenstroms könnte ebenfalls Auswirkungen auf die Wärmeversorgung und damit auf den Komfort der Verbraucher haben. Es ist wichtig, bei der Implementierung dieser Strategien die Bedürfnisse und Erwartungen der Endverbraucher zu berücksichtigen und sicherzustellen, dass ihre Komfort- und Zufriedenheitsniveaus angemessen berücksichtigt werden.