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SWD.SOL2

2019-09-06T11:06:02+02:00 Sep 6th, 2019|

SWD.SOL2

Evaluation of decentralized solar heat feed-in into the CHP district heating system of the Stadtwerke Düsseldorf AG

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Subject

  • Solar thermal energy
  • Buldings
  • District heating

Task

  • Pilot project
  • Development
  • Research

Funding

  • Public funds

Period

07/2019 – 06/2022

Budget

367.832 (Solites)

Description

The decentralized feed-in of solar heat into district heating networks is a promising option for the decarbonization of heating networks in urban areas. However, there are still many technical and organizational issues regarding this approach that have not been solved yet. Accordingly, many key players are reluctant to erect a solar heating plant with decentralized feed-in.

The Stadtwerke Düsseldorf AG is different. In the previous project SWD.SOL (runtime: 2015 to 2018), they demonstrated pioneering spirit and constructed an experimental plant on a real scale. This experimental plant can be used for practical testing of decentralized solar heat feed-in into the existing district heating system in Düsseldorf. By using the implemented experimental plant, the SWD.SOL2 project will carry out an evaluation of different hydraulic variants for the decentralized integration of solar heat into large urban district heating networks.

Client

Federal Ministry for Economic Affairs and Energy (BMWi)

Partner

  • Steinbeis Research Institute Solites (DE)
  • Stadtwerke Düsseldorf (municipal utility) (DE)
  • Environmental Agency Düsseldorf (DE)

Aim

The research project aims to fill essential gaps in knowledge on the field of decentralized solar heat feed-in and to support the market integration of the technology. In this respect, different hydraulic variants for decentralized solar heat feed-in will be tested at a location in the district heating network of the Stadtwerke Düsseldorf AG and analysed in complementary simulations. As a result, statements and recommendations regarding the hydraulic design and the control approach of solar thermal plants with decentralized feed-in are possible. Thus, it can be shown a possible development for greenhouse gas-free heat generation to the district heating sector.

Implementation

Following phases and operations are included:

  • Testing of decentralized solar heat feed-in into the district heating network of the Stadtwerke Düsseldorf AG with different hydraulic variants.
  • Optimization of the hydraulic variants by system simulation.
  • Analysis of different feed-in concepts (e.g. return to return feed-in vs. return to supply feed-in) under technical and economic aspects for generalized conditions based on simulations.
  • Evaluation of positions for decentralized solar heat feed-in based on measurements in the district heating network of the Stadtwerke Düsseldorf AG.
  • Development of recommendations.
  • Verification of the feasibility study for the use of solar heat in the district heating network of the Stadtwerke Düsseldorf AG.

Results

The intended overarching results are as follows:

  • Improvement of the knowledge base for the planning of solar thermal plants with decentralized feed-in.
  • Generation of a verified data basis for the possible development of a compact controller for solar thermal feed-in stations.
  • Insertion of the findings into regulatory modules.
  • Development of a data basis for the strategy development, how solar thermal energy can contribute to the optimization of the application planning of the existing heat generation units within the district heating network of the Stadtwerke Düsseldorf AG.
  • Evaluation of a system technology for the decarbonisation of the district heating sector.

Downloads and links
www.stadtwerke-hechingen.de/

Contact
Kai Schäfer
schaefer@solites.de

This Project has received funding from

The sole responsibility for the content of this webpage lies with the authors. It does not necessarily reflect the opinion of the funding organization. Neither the funding organization nor the author are responsible for any use that may be made of the information contained therein.

SWD.SOL2

2019-09-06T10:39:53+02:00 Sep 6th, 2019|

SWD.SOL 2

Evaluierung der dezentralen Einbindung von solarer Wärme in das KWK-Fernwärmesystem der Stadtwerke Düsseldorf AG

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Projektthema

  • Solarthermie
  • Gebäude
  • Nah- und Fernwärme

Aufgabe

  • Pilotprojekte
  • Entwicklung
  • Forschung

Förderung

  • Öffentliche Hand

Projektdauer

07/2019 – 06/2022 (3 Jahre)

Gesamtbudget

367.832 (nur Solites)

Beschreibung

Die dezentrale Einbindung von solarer Wärme in Wärmenetze stellt eine vielversprechende Möglichkeit zur Dekarbonisierung von neu entstehenden sowie existierenden Wärmenetzen im urbanen Kontext dar. Allerdings bestehen bezüglich diesem Ansatz der Einbindung von solarer Wärme in Wärmenetze noch zahlreiche ungeklärte technische und organisatorische Fragestellungen. Entsprechend stehen viele Betreiber von Wärmenetzsystemen der dezentralen Einbindung von solarer Wärme sehr zurückhaltend gegenüber.

Anders die Stadtwerke Düsseldorf AG. Diese haben im BMWi-Vorhaben SWD.SOL (Laufzeit: 2015 bis 2018) Pioniergeist bewiesen und eine Versuchsanlage im Realmaßstab errichtet, welche zur praktischen Erprobung der dezentralen Einspeisung von solarer Wärme in das bestehende Fernwärmesystem verwendet werden kann. Mittels dieser realisierten Versuchsstation wird im Vorhaben SWD.SOL2 eine Evaluierung unterschiedlicher technischer Varianten zur dezentralen Einbindung von solarer Wärme in große, städtische Fernwärmenetze durchgeführt.

Auftraggeber

BMWi

Partner

  • Steinbeis Forschungsinstitut Solites (DE)
  • Stadtwerke Düsseldorf AG (DE)
  • Umweltamt Landeshauptstadt Düsseldorf (DE)

Ziel

Das Forschungsvorhaben zielt darauf ab, wesentliche Wissenslücken auf dem Gebiet der dezentralen Einspeisung von solarer Wärme in Wärmenetzsysteme zu füllen sowie die Marktintegration der Technik zu unterstützen. Diesbezüglich werden unterschiedliche hydraulische Varianten zur dezentralen solaren Wärmeeinspeisung an einem Standort im Fernwärmenetz der Stadtwerke Düsseldorf AG praktisch erprobt und in komplementären Simulationen analysiert. Im Resultat sind Aussagen und Empfehlungen hinsichtlich des hydraulischen Aufbaus und des Regelansatzes von dezentral einspeisenden Solarthermieanlagen möglich. Der Fernwärmebranche kann hierdurch eine Entwicklungsmöglichkeit zur treibhausgasfreien Wärmeerzeugung aufgezeigt werden.

Umsetzung

Folgende Phasen und Arbeiten beinhaltet das Projekt:

  • Erprobung der Einspeisung solarer Wärme in das Fernwärmenetz der Stadtwerke Düsseldorf AG unter Berücksichtigung mehrerer hydraulischer Einspeisevarianten.
  • Simulationsgestützte Optimierung des Einspeiseverhaltens der jeweiligen hydraulischen Einspeisevarianten.
  • Analyse der von Seiten der Fernwärmebranche favorisierten Einspeisekonzepte unter technisch und ökonomischen Gesichtspunkten für verallgemeinerte Rahmenbedingungen auf der Basis von Simulationen.
  • Untersuchung und Bewertung der Eignung von Strang-Enden als dezentrale Einbindeposition für solare Wärmeerzeuger auf der Basis von Messungen im Fernwärmenetz der Stadtwerke Düsseldorf AG.
  • Erarbeitung von Empfehlungen bezüglich der dezentralen solaren Wärmeeinspeisung.
  • Verifizierung des entwickelten Konzepts zur Nutzung von Solarwärme im Fernwärmesystem der Stadtwerke Düsseldorf AG unter Verwendung der im Versuchsbetrieb erlangten Erkenntnisse.

Ergebnisse

Die angestrebten übergeordneten Ergebnisse sind:

  • Verbesserung der Wissensgrundlage zur Planung dezentral eingebundener Solarthermieanlagen.
  • Generierung einer messtechnisch abgesicherten Datengrundlage für die mögliche Entwicklung eines Kompaktreglers von Einspeisestationen.
  • Einbringung der Erkenntnisse in Regelwerksbausteinen.
  • Erarbeitung einer Datengrundlage für die Strategieentwicklung, wie Solarthermie zur Optimierung der Einsatzplanung des bestehenden Erzeugerparks der Stadtwerke Düsseldorf AG beitragen kann.
  • Evaluierung einer Systemtechnik zur Dekarbonisierung des Fernwärmesektors.

Downloads und Links
www.stadtwerke-hechingen.de/

Kontakt
Kai Schäfer
schaefer@solites.de

Dieses Projekt wird gefördert durch

Die alleinige Verantwortung für den Inhalt dieser Website liegt bei den Autoren. Sie gibt nicht unbedingt die Meinung der Fördermittelgeber wieder. Weder die Autoren noch die Fördermittelgeber übernehmen Verantwortung für jegliche Verwendung der darin enthaltenen Informationen.

Feasibility Study for a “District Heating System 4.0” in Hechingen

2019-09-06T10:17:04+02:00 Sep 6th, 2019|

Feasibility Study for a “District Heating System 4.0” in the new residential area “Killberg IV” in Hechingen

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Subject

  • Solar thermal energy
  • Geothermal energy
  • Energy supply
  • District heating
  • Energy concept

Task

  • Study
  • Consulting

Funding

  • Public funds

Period

since 02/2019

Budget

n/a

Description

Am Rande der Stadt Hechingen soll ein neues Wohngebiet für über 1.000 Einwohner entstehen. Wunsch der Bevölkerung und Ziel der Stadtwerke sowie der Stadt Hechingen ist es, eine Wärmeversorgung der Wohnsiedlung mit einem möglichst hohen Anteil an erneuerbaren Energien zu erreichen. Im Zuge einer Machbarkeitsstudie werden lokale Energiequellen ermittelt und mögliche Konzepte einer Wärmeversorgung mit Hilfe von dynamischen System-Simulationen entwickelt und bewertet.

Client

Stadtwerke Hechingen

Partner

  • Steinbeis Forschungsinstitut Solites (DE)
  • Stadtwerke Hechingen (DE)
  • Stadt Hechingen (DE)
  • TEWAG – Ingenieurbüro für Geothermie (DE)
  • Architektenbüro Hähnig und Gemmeke (DE)

Aim

Ziele der Machbarkeitsstudie sind:

  • Ermittlung des Kälte- und Wärmebedarfs der Wohnsiedlung
  • Entwicklung von Wärmekonzepten mit einem möglichst hohen Anteil an erneuerbaren Energien
  • Ökonomische und ökologische Bewertung der Konzepte

Implementation

Solites unterstützt die Stadtwerke Hechingen bei der Umsetzung eines vom Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle geförderten „Wärmenetze 4.0“ Vorhabens. Die Studie und Beratung umfassen dabei folgende Teile:

  • Ermittlung des Kälte- und Wärmebedarfs der Wohnsiedlung
  • Ermittlung lokaler erneuerbarer Wärmequellen
  • Varianten Entwicklung möglicher Wärmekonzepte
  • Simulationsstudie zur technischen Bewertung der Konzepte
  • Ökonomische und ökologische Bewertung der Konzepte

Results

Machbarkeitsstudie für das Wärmenetz 4.0 Vorhaben in Hechingen

Downloads and links
www.stadtwerke-hechingen.de/

Contact
Dirk Mangold
mangold@solites.de
Michael Klöck
kloeck@solites.de

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Machbarkeitsstudie für ein Wärmenetz 4.0 in Hechingen

2019-09-05T16:40:58+02:00 Sep 5th, 2019|

Machbarkeitsstudie für ein Wärmenetz 4.0 im Neubaugebiet Killberg IV in Hechingen

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Projektthema

  • Solarthermie
  • Geothermie
  • Nah- und Fernwärme
  • Energiekonzepte

Aufgabe

  • Studie
  • Beratung

Förderung

  • Öffentliche Hand

Projektdauer

seit 02/2019

Gesamtbudget

k. A.

Beschreibung

Am Rande der Stadt Hechingen soll ein neues Wohngebiet für über 1.000 Einwohner entstehen. Wunsch der Bevölkerung und Ziel der Stadtwerke sowie der Stadt Hechingen ist es, eine Wärmeversorgung der Wohnsiedlung mit einem möglichst hohen Anteil an erneuerbaren Energien zu erreichen. Im Zuge einer Machbarkeitsstudie werden lokale Energiequellen ermittelt und mögliche Konzepte einer Wärmeversorgung mit Hilfe von dynamischen System-Simulationen entwickelt und bewertet.

Auftraggeber

Stadtwerke Hechingen

Partner

  • Steinbeis Forschungsinstitut Solites (DE)
  • Stadtwerke Hechingen (DE)
  • Stadt Hechingen (DE)
  • TEWAG – Ingenieurbüro für Geothermie (DE)
  • Architektenbüro Hähnig und Gemmeke (DE)

Ziel

Ziele der Machbarkeitsstudie sind:

  • Ermittlung des Kälte- und Wärmebedarfs der Wohnsiedlung
  • Entwicklung von Wärmekonzepten mit einem möglichst hohen Anteil an erneuerbaren Energien
  • Ökonomische und ökologische Bewertung der Konzepte

Umsetzung

Solites unterstützt die Stadtwerke Hechingen bei der Umsetzung eines vom Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle geförderten „Wärmenetze 4.0“ Vorhabens. Die Studie und Beratung umfassen dabei folgende Teile:

  • Ermittlung des Kälte- und Wärmebedarfs der Wohnsiedlung
  • Ermittlung lokaler erneuerbarer Wärmequellen
  • Varianten Entwicklung möglicher Wärmekonzepte
  • Simulationsstudie zur technischen Bewertung der Konzepte
  • Ökonomische und ökologische Bewertung der Konzepte

Ergebnisse

Machbarkeitsstudie für das Wärmenetz 4.0 Vorhaben in Hechingen

Downloads und Links
www.stadtwerke-hechingen.de/

Kontakt
Dirk Mangold
mangold@solites.de
Michael Klöck
kloeck@solites.de

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Renewable heat supply in Königsbronn (Germany)

2019-09-05T15:09:30+02:00 Sep 5th, 2019|

Renewable heat supply in Königsbronn (Germany)

Conception of a renewable heat supply for the district “at the foundry” in the German municipality of Königbronn within the framework of an integrated energy concept

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Subject

  • Solar thermal energy
  • Storage
  • Buildings
  • District heating
  • Energy concept

Task

  • Study

Funding

  • Public funds

Period

10/2017 – 12/2018 (1 year)

Budget

n/a

Description

The investigations within this integrated energy concept show project-related possibilities of a heat supply through a heating network in an existing district. A high possible share of renewable energy sources could be reached with a disclaim of biomass.

Client

Municipality of Königsbronn

Partner

  • Steinbeis Research Institute Solites
  • Bürger-Energie of the municipality of Königsbronn
  • Martin Lohrmann Energieprojektentwicklung
  • Produr Engineering GmbH
  • Engineering office Sattler
  • Hochschule Aalen
  • Municipality of Königsbronn
  • District Office of Heidenheim

Aim

As part of the integrated energy concept for the district of Königsbronn near Heidenheim an der Brenz, it is examined how heat supply to an existing housing estate with the highest possible share of renewable energy sources can be achieved. In addition to the energetic renovation of the buildings, the possible use of local energy sources for building heating and hot water production is considered, which is not accessible to individual buildings alone.

Solar thermal energy and the use of river water heat sources are focussed as energy sources for the heating network. Furthermore, the municipality and the citizens do not want to use a large amount of wood for the heating network, because the possibly available quantities of wood are needed for districts that can not be connected to a heating network.

Implementation

The determination and quantification of the local renewable energy sources, the development of technical variants and the first sizing of the heat generating systems are developed by TRNSYS simulations. The subsequent economic evaluation of the developed variants led to the target variant. Possible locations for larger solar thermal systems and large heat storage facilities are investigated in parallel to ensure the feasibility of the variants.

Results

The investigations within this integrated energy concept show project-related possibilities of a heat supply with the highest possible share of renewable energy sources that neglect biomass as energy source.

The technical and economical recommended target variant consists of a local heating network with a supply temperature of 75 to 85 ° C and a heat generation, which combine a large solar thermal system, river water sources and two heat pumps with a multi-functional heat storage.

Downloads and links
www.buergerenergie-koenigsbronn.de/

Contact
Dirk Mangold
mangold@solites.de
Michael Klöck
kloeck@solites.de

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Erneuerbare Wärmeversorgung in der Gemeinde Königsbronn

2019-09-05T11:48:51+02:00 Sep 5th, 2019|

Erneuerbare Wärmeversorgung in der Gemeinde Königsbronn

Konzeption einer erneuerbaren Wärmeversorgung für das Quartier “bei der Gießerei” im Rahmen eines integrierten Quartierskonzeptes

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Projektthema

  • Solarthermie
  • Speicher
  • Gebäude
  • Nah- und Fernwärme
  • Energiekonzepte

Aufgabe

  • Studie

Förderung

  • Öffentliche Hand

Projektdauer

10/2017 – 12/2018 (1 Jahr)

Gesamtbudget

k. A.

Beschreibung

Die Untersuchungen innerhalb dieses Quartierskonzepts zeigen projektbezogene Möglichkeiten einer Wärmeversorgung durch ein Wärmenetz in einem Bestandsquartier auf. Dabei soll ein möglichst hoher Anteil an erneuerbaren Energiequellen eingesetzt und auf Biomasse als Energieträger verzichtet werden.

Auftraggeber

Gemeinde Königsbronn

Partner

  • Steinbeis Forschungsinstitut Solites
  • Arbeitskreis Bürgerenergie der Gemeinde Königsbronn
  • Martin Lohrmann Energieprojektentwicklung
  • Produr Engineering GmbH
  • Ingenieurbüro Sattler
  • Hochschule Aalen
  • Gemeinde Königsbronn
  • Landratsamt Heidenheim

Ziel

Im Zuge eines Quartierskonzepts für die Stadt Königsbronn bei Heidenheim an der Brenz wird untersucht, wie eine Wärmeversorgung einer bestehenden Wohnsiedlung mit einem möglichst hohen Anteil an erneuerbaren Energiequellen erreicht werden kann. Zusätzlich zur energetischen Sanierung der Gebäude wird die Erschließung lokaler Energiequellen für die Gebäudeheizung und Warmwassererzeugung, die für einzelne Gebäude allein nicht zugänglich sind, betrachtet.

Im Fokus der Konzeptionierung eines Wärmenetzes stehen die Solarthermie und die Nutzung von Flusswasser-Wärmequellen. Zudem möchten die Gemeindeverwaltung und die Bürger keinen großen Einsatz von Holz für das Quartier, da die ggf. zur Verfügung stehenden Holzmengen für Ortsteile benötigt werden, die nicht an ein Wärmenetz angeschlossen werden können.

Umsetzung

Erarbeitet werden die Bestimmung und Quantifizierung der lokalen erneuerbaren Energiequellen, die Entwicklung technischer Varianten und die Grobdimensionierung der Wärmerzeuger durch TRNSYS-Simulationen. Aus der daran anknüpfenden wirtschaftlichen Bewertung der entwickelten Varianten resultiert die Zielvariante. Mögliche Standorte für größere solarthermische Anlagen und große Wärmespeicher werden parallel untersucht, um die Realisierbarkeit der Varianten abzusichern.

Ergebnisse

Die Untersuchungen innerhalb dieses Quartierskonzepts zeigen projektbezogene Möglichkeiten einer Wärmeversorgung mit einem möglichst hohen Anteil an erneuerbaren Energiequellen auf, die ohne Biomasse als Energieträger auskommen.

Die technisch-wirtschaftlich zu empfehlende Zielvariante besteht aus einem Nahwärmenetz mit 75 bis 85 °C Vorlauftemperatur und einer Wärmeerzeugung, die eine große Solarthermieanlage, Flusswasserquellen und zwei Wärmepumpen mit einem Multifunktions-Wärmespeicher kombinieren.

Downloads und Links
www.buergerenergie-koenigsbronn.de/

Kontakt
Dirk Mangold
mangold@solites.de
Michael Klöck
kloeck@solites.de

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Solar Thermal Energy for the City of Freiberg am Neckar

2019-09-05T11:01:39+02:00 Sep 5th, 2019|

Solar Thermal Energy for the City of Freiberg am Neckar

Concept and simulation of solar thermal energy production including a thermal energy storage for the new Oscar-Paret-School and the surrounding quarter in Freiberg am Neckar

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Subject

  • Solar thermal energy
  • Thermal energy storage
  • Buildings
  • District heating
  • Energy concept
  • Energy supply

Task

  • Study
  • Consulting

Funding

  • Public funds

Period

09/2017 – 08/2018 (1 year)

Budget

n/a

Description

The thermal energy supply of the new Oscar-Paret-School and the surrounding quarter in Freiberg a. N. shall be transformed to a future-oriented local heating system. Therefore, a mixture of  many diverse renewable energy sources shall be included into the district heating system which is currently not economic in decentralized systems.

Besides geothermal energy, waste heat, cogeneration of heat and power, biomass and renewable surplus electricity, there shall be integrated a solar thermal plant with an area about 2,000 m² and a thermal energy storage with about 3,000 m³ water volume.

Client

  • German Federal Environment Foundation (DBU)
  • Transsolar Energietechnik GmbH

Partner

Steinbeis Research Institut Solites

Aim

The purpose of the subcontracting by the Transsolar Energietechnik GmbH was to support those and the city of Freiberg a. N. in performing a feasibility study funded by the German Environmental Foundation (DBU) for the redesign of a future-oriented local district heating network in Freiberg a. N. with regard to the investigation of a solar thermal system feeding into the disrict heating network and a heat storage.

Implementation

During the study following aspects are analysed:

  • Determination of the expected future energy demand in the city center of Freiberg a. N. for various retrofitting scenarios.
  • Examination of various energy supply options based on thermal simulation, economic analysis and assessment of primary energy demand and CO2 emissions. In addition to the technical, energetic and ecological parameters, the local boundary conditions are included in the evaluations.
  • Detailed investigation for the determined target variant and a sensitivity analysis for the main influencing factors for the solar thermal part of the energy supply system.

Solites carries out the thermal simulations of the solar thermal system including heat storage taking into account different scenarios for the heat distribution in the district heating network and contributes the characteristics for the consideration of economic efficiency and the ecological parameters for these parts of the plant.

Results

As a result of the feasibility study the realization of a solar thermal system with 1,300 m² and a heat storage tank with 1,000 m³ in connection with a heat pump, CHP units and gas peak load boilers was recommended to the city of Freiberg am Neckar.

Downloads and links
www.dbu.de/projekt_34115
www.freiberg-an.de

Contact
Thomas Schmidt
schmidt@solites.de

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Solare Wärmeerzeugung in Freiberg am Neckar

2019-09-05T10:36:08+02:00 Sep 4th, 2019|

Wärmeerzeugung in Freiberg am Neckar

Konzeption und Simulation einer solaren Wärmeerzeugung mit Großwärmespeicher für die neue Oscar-Paret-Schule und das angrenzende Stadtquartier in Freiberg am Neckar

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Projektthema

  • Solarthermie
  • Speicher
  • Gebäude
  • Nah- und Fernwärme
  • Energiekonzepte
  • Energieversorgung

Aufgabe

  • Studie
  • Beratung

Förderung

  • Öffentliche Hand

Projektdauer

09/2017 – 08/2018 (1 Jahr)

Gesamtbudget

k. A.

Beschreibung

Für die neue Oscar-Paret-Schule und das angrenzende Stadtquartier in Freiberg a. N. soll eine neue zukunftsorientierte Nahwärmeversorgung realisiert werden. Das Nahwärmenetz soll aus einem Mix aus unterschiedlichen, möglichst regenerativen Wärmequellen gespeist werden, wie es in dezentralen Systemen nicht wirtschaftlich möglich ist.

Neben Geothermie, Abwärme, KWK, Biomasse und Überschussstrom aus erneuerbaren Quellen sollen dabei eine solarthermische Großanlage mit ca. 2.000 m² Kollektorfläche und ein Großwärmespeicher mit ca. 3.000 m³ Speichervolumen zum Einsatz kommen.

Auftraggeber

  • Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU)
  • Transsolar Energietechnik GmbH

Partner

Steinbeis Forschungsinstitut Solites

Ziel

Ziel der Unterbeauftragung durch die Transsolar Energietechnik GmbH ist es, diese und die Stadt Freiberg a. N. im Rahmen einer von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) finanzierten Machbarkeitsstudie bei der Neu-Konzeption eines zukunftsorientierten Nahwärmenetzes in Freiberg a. N. hinsichtlich der Untersuchung einer in das Wärmenetz einspeisenden Solarthermieanlage und eines Wärmespeichers zu unterstützen.

Umsetzung

Die Studie umfasst folgende untersuchte Aspekte:

  • Ermittlung des zukünftig zu erwartenenden Energiebedarfs des Stadtzentrum Freiberg a. N. und daraus abgeleitete Sanierungsszenarien.
  • Untersuchung verschiedener Energieversorgungsvarianten anhand von thermischer Simulation, Wirtschaftlichkeitsbetrachtung und Bewertung von Primärenergiebedarf und CO2-Ausstoß. Neben den technischen, energetischen und ökologischen Parametern werden die lokalen Rahmenbedingungen in die Variantenbewertungen einbezogen.
  • Detailuntersuchung für die ermittelte Zielvariante für den solarthermischen Teil des Energieversorgungssystems und Durchführung einer Sensitivitätsuntersuchung für die Haupt-Einflussfaktoren.

Solites führt die thermischen Simulationen der Solarthermieanlage inklusive Wärmespeicher unter Berücksichtigung verschiedener Szenarien für die Wärmeverteilung im Wärmenetz durch und ermittelt für diese Anlagenteile die Kenndaten für die Betrachtung der Wirtschaftlichkeit und der ökologischen Parameter für diese Anlagenteile.

Ergebnisse

Als Ergebnis der durchgeführten Studie wurden der Stadt Freiberg a. N. die Realisierung einer Solarthermieanlage mit 1.300 m² und eines Wärmespeichers mit 1.000 m³ in Verbindung mit einer Wärmepumpe, BHKWs und Gas-Spitzenlastkesseln empfohlen.

Downloads und Links
www.dbu.de/projekt_34115
www.freiberg-an.de

Kontakt
Thomas Schmidt
schmidt@solites.de

Dieses Projekt wird gefördert durch

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Vaildate Frost

2019-08-06T12:01:19+02:00 Aug 5th, 2019|

Validate Frost

Detailed Evaluation of the “Minus 3 °C-Limit” for Borehole Heat Exchanger Systems (BHE) while Operation

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Subject

  • Geothermal energy

Task

  • Research
  • Knowledge transfer

Funding

  • Public funding

Period

09/2018 – 08/2020 (2 years)

Budget

606,000 EUR

Description

Validate Frost evaluates the „minus 3 °C limit“ as a minimal inlet temperature for borehole heat exchanger systems (BHE) while operation to prevent freezing of the backfill material as well as in the underground as it is determined in the guideline for quality assurance of borehole heat exchanger systems “LQS EWS” of Baden- Württemberg.

Client

Federal state of Baden-Württemberg

Partner

  • Steinbeis Research Institute Solites
  • University Stuttgart – Institute of Geotechnical Engineering
  • University Stuttgart – Institute for Modelling Hydraulic and Environmental Systems

Aim

The aim of the Validate Frost joint research project is to determine the minimum permissible inlet temperature of geothermal probes. This is done in particular under the premise of frost prevention in the surrounding formation and in the backfill material, as well as a sufficiently low system permeability in the backfill material and in the contact zones between backfill material and borehole wall or probe pipes. The results obtained in the large-scale test of the previous research project “Influence of the Operation of Heat Pumps on Potential Freezing of BHE – EWS-Frost” are going to be transferred to the real geological situation.

Implementation

When BHE are in operation, freeze-thaw cycles can lead to a damage in the annular space filling of the BHE and the surrounding formation.  In Baden-Württemberg, the guideline “Qualitätssicherung Erdwärmesonden (LQS EWS)” regulates how to built BHE. In order to prevent potential frosting in the backfilling and formation, the minimum inlet temperature in the probes of the BHE is limited to minus 3 °C. This minimum temperature, determined on the basis of empirical values, was experimentally investigated in the research project “Influence of the Operation of Heat Pumps on Potential Freezing of BHE – EWS-Frost” in large-scale experiments considering the determinations in the guideline.

The results of the large-scale tests from the EWS-Frost research project show that using the “minus 3 °C” rule does not prevent the BHE from a freezing hazard in certain operation scenarios.

For a reliable evaluation of the “minus 3 °C” limit, further investigations of different geometric as well as material- and operation-related boundary conditions of a BHE are necessary. The interaction of various parameters such as inlet temperature, heat removal times, borehole geometry, grouting materials, surrounding formation, material of the probe tube, type of flow in the probe tubes, initial temperature of the formation etc. results in a large number of possible scenarios. An experimental investigation of all possible parameter combinations is neither economical nor feasible within an acceptable time frame.

Solites therefore creates a suitable simulation model and carries out the numerical determination of the minimum permissible BHE inlet temperature to prevent freezing. Critical operation scenarios are identified, which are investigated by the project partner VEGAS in medium scale frost experiments.

Results

Expected results are:
  • Creation and selection of a suitable simulation model for the thermal conditions in a BHE and the surrounding formation
  • Identification of critical operation scenarios for the integrity of the BHE, if the minimum inlet temperature is -3 °C

Downloads and links
www.iws.uni-stuttgart.de/validatefrost

Contact
Yannick Reduth
reduth@solites.de

This project has received funding from

The sole responsibility for the content of this webpage lies with the authors. It does not necessarily reflect the opinion of the funding organization. Neither the funding organization nor the author are responsible for any use that may be made of the information contained therein.

TEMPO

2019-08-05T13:57:10+02:00 Aug 5th, 2019|

TEMPO

Temperature Optimisation for Low Temperature District Heating across Europe

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Subject

  • Energy supply
  • District heating
  • Energy efficiency
  • Energy concept
  • Geothermal
  • Thermal energy storage
  • Building
  • Market & policy

Task

  • Consulting
  • Technology transfer
  • Knowledge transfer
  • Development
  • Research
  • Pilot project

Funding

  • Public funding

Period

10/2017 – 09/2021 (4 years)

Budget

5.0 m. EUR

Description

The TEMPO project develops technical innovations that enables district heating networks to operate at lower temperatures. By decreasing the temperature in the systems, it reduces heat losses and allows a higher share of renewable and excess heat to be used as heat sources. The use of these heat sources will be crucial to adapt current district heating systems and create new ones suitable for a sustainable energy system.

Client

EU Horizon 2020

Partner

  • VITO – Vlaamse Instelling voor Technologisch Onderzoek N.V. (BE) (Koordinator)
  • Steinbeis Research Institute Solites (DE)
  • NODA – NODAIS AB (SE)
  • AIT – Austrian Institute of Technology GmbH (AT)
  • Thermaflex International Holding B.V. (NL)
  • OCHSNER Process Energy Systems GmbH (AT)
  • Vattenfall Europe Wärme AG (DE)
  • ENERPIPE GmbH (DE)
  • A2A CALORE & SERVIZI SRL (IT)
  • HOGSKOLAN I HALMSTAD (SE)
  • EUROHEAT & POWER (BE)

Aim

Six technological innovations that contribute to minimising the temperature in networks and enables a cost-efficient implementation of low temperature networks will undergo final development in TEMPO:

  • Supervision ICT platform
  • Visualisation tools
  • Smart DHC controller
  • Innovative pipe system
  • Optimisation of building installations
  • Decentralised buffer tanks

Each of the innovations can bring value to most district heating networks individually. However, the main strength of this project lies in the combination of the individual technologies into solution packages for dedicated application areas. Three solution packages are customised to three different application areas, that will be tested in selected representative demos:

  • New urban low temperature district heating networks
  • New rural low temperature district heating networks
  • Existing high temperature district heating networks

Implementation

The project is structured into the following parts:

  • Final innovation development for solution package integration
  • Vattenfall demonstrator
  • Enerpipe demonstrator
  • A2A demonstrator
  • Evaluation und knowhow transfer
  • Replication and Business models
  • Dissemination and communication
  • Project management

Solites is responsible for the Vattenfall demonstrator and for the individual monitoring concepts in all three demonstrators. Therefore, a comparable evaluation is possible. In a simulation study for the Enerpipe demonstrator Solites will furthermore examine the ecological and economic potential of the decentralised buffer concept in small DHC systems.

Results

Complete solutions packages are developed to minimise the temperature in networks and enables a cost-efficient implementation of low temperature networks. These packages are tested in three representative demo networks.

The monitoring of the demo networks which realised the technological innovations will be the basis for the established dissemination and communication plan. This will implicate the transfer of improving innovations to other district heating networks.

The reports will be available on the project website directly after finalisation.

Downloads and links
www.tempo-dhc.eu

Contact
Thomas Schmidt
schmidt@solites.de

This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No 768936.

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