Hydraulische Analyse eines Seewasser-Niedertemperatur-Wärmeverbundes mit Bezug zu GEniLac

Hydraulische Analyse eines Seewasser-Niedertemperatur-Wärmeverbundes mit Bezug zu GEniLac

Elena Trösch / Raffael Vlasec

Die Arbeit befasst sich mit der Thematik Analyse eines Seewasser-Niedertemperatur-Wärmverbundes und wird im Rahmen einer Bachelorarbeit an der Hochschule Luzern, Technik & Architektur verfasst. Diese umfasst die Machbarkeitsstudie einer Teilveredelung mittels Wärmepumpe zwischen dem Seewassernetz und dem Primärkreis. Aufbauend auf diesen Ergebnissen erfolgt eine Betrachtung, inwiefern Wasser als Fördermedium im Primärkreis geeignet ist. Ziel ist es, eine Empfehlung an die Branche weiterzugeben und eine Basis für die Thematik Teilveredelung in einem Seewassernetz zu erarbeiten. In einer ersten Phase erfolgt eine Literaturrecherche mit anschliessenden Fachgesprächen. Anschliessend folgen Berechnungen und Analysen zu den jeweiligen Themengebieten, Potentialabschätzung, Wirtschaftlichkeitsbetrachtung, Exergieanalyse und die Fragestellung des Fördermediums. Die Analyse zeigt auf, dass ein Potential für die Teilveredelung vorhanden ist, trotz erhöhtem Exergieaufwand. Die Gesamtkosten lassen sich in einem 5 MW Netz um bis zu 39 % reduzieren. Im Weiteren kann Wasser vor allem bis zu einer Spreizung von 3 K als Fördermedium verwendet werden. Bei höheren Spreizungen ist aufgrund der Frostgefahr der Einsatz von Wasser-Glykol vorteilhaft. Die Arbeit belegt, dass es einen Anwendungsbereich für eine Teilveredelung mittels einer Wärmepumpe gibt. Trotz Effizienzeinbussen durch eine zentrale Wärmepumpe können die Gesamtkosten für ein Thermisches-Seewassernetz deutlich reduziert werden. Somit ist die Empfehlung an die Branche, eine Teilveredlung in der Praxis zu realisieren.

Abbildung 1:Variante 1 (links) – Niederhub-Wärmepumpe mit 100 % Massenstrom über den Kondensator im Volllastbetrieb. Variante 2 (rechts)– Standard Wärmepumpe mit Teilvolumenstrom über den Kondensator im Volllastbetrieb.
Abbildung 2: Variantenvergleich der WGK, Netzspreizung 3 K, thermischer Leistung 5 MW, Variante 1 mit Wärmepumpenteil 60%, Variante 2 mit Wärmepumpenanteil 2 3%.
Abbildung 3: Prozentualer Exergie Aufwand für sämtliche Varianten bei drei definierten Betriebspunkten. Die Netzleistung beträgt 5 MW und die Trassenlänge beläuft sich auf 5 km.

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