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Energieeffizienz von Fernwärmesystemen mit Kraft-Wärme-Kopplung soll erhöht werden
Individuell verbrauchsoptimierte, ökologisch nachhaltige Neubauten auf der grünen Wiese, rückgebaute, sanierte Wohngebiete an der Peripherie der Städte: Fernwärme überall kostengünstig und effizient bereitzustellen, stellt Heizkraftwerksbetreiber vor immer komplexere Fragestellungen. An drei Professuren der TU Dresden (Energiesystemtechnik und Wärmewirtschaft, Thermodynamik sowie Heizungs- und Raumlufttechnik) wird genau zu dieser Problematik seit Ende 2006 mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie ein auf drei Jahre angelegtes Gemeinschaftsprojekt bearbeitet. Der neuartige Forschungsansatz, genannt "Multilevel District Heating", versucht, sowohl den Einsatz vorhandener Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen zu optimieren, als auch die jahreszeitlichen Schwankungen des Wärmebedarfs effektiver zu beherrschen.
Eine der wichtigsten Fragen ist dabei, inwieweit bestehende und zukünftige Netze auf einem abgesenkten Temperaturniveau effizienter genutzt werden können. Werden durch eine Absenkung der Vor- und der Rücklauftemperatur nämlich einerseits höhere Effektivität der Kraftwerksturbinen und ein verminderter Wärmeverlust beim Transport erreicht, so hat das Absenken auch Nachteile. Die benötigte elektrische Arbeit für die Umwälzpumpen wird höher, bei der Trinkwassererwärmung ist die Gefahr der Legionellenbildung zu beachten, und die Heizflächen in den Wohnungen werden durch die niedrigeren Temperaturen größer. Und vielleicht reicht ja auch der heiße Rücklauf der bestehenden Netze aus, um anschließend noch energieeffizientere Niedrigtemperaturnetze zu beliefern? Spezielle Wärmepumpen- und Kältetechnik-Lösungen werden ebenso eine Rolle spielen wie die effiziente Integration von regenerativ bereitgestellter Wärme.
Solche Prozesse erstmals ganzheitlich vom Kraftwerk bis zur Heizung im Haus oder der Kühlung von z. B. Industrieanlagen, Hotels und Krankenhäusern zu analysieren und zu bewerten, ist das Ziel der Dresdner Wissenschaftler. Damit schaffen sie die Grundlage, um Kraftwerksbetreibern in Zukunft konkrete Vorschläge unterbreiten zu können, wie Fernwärmesysteme möglichst effizient betrieben werden können. Um die Verhältnisse von Wärme- und Stromerzeugung der Kraftwerksturbinen flexibler und schneller an die Nachfrage anpassen zu können, favorisieren sie für mittlere Kraftwerksgrößen einen so genannten "Gasintegrierten Dampfkraftprozess" (DREGID). Dieser Prozess, bei dem die Dampfturbine, die normalerweise der Gasturbine nachgeschaltet ist, eingespart werden kann, nutzt den Wasserdampf entweder zur Fernwärmeerzeugung oder wahlweise ein zweites Mal in der Gasturbine, so dass eine bis zu 25 % höhere Stromproduktion möglich wird.
In einem weiteren Teilprojekt entwickelt die Arbeitsgruppe von Prof. Dittmann einfach zu bedienende Software, die insbesondere kleinen Energieversorgern beim Auslegen und Optimieren ihrer Netze hilft. Auf diese Weise können die Betriebsführung verbessert, Ressourcen geschont und die Heizkosten bei steigenden Rohstoffpreisen niedrig gehalten werden.
Informationen für Journalisten: Prof. Dr.-Ing. habil. Achim Dittmann, Tel. 0351 463-34711, E-Mail: ensys@metrs1.mw.tu-dresden.de
Criteria of this press release:
Mechanical engineering
transregional, national
Research projects
German
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