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Title
Technische Anforderungen zur Einbindung solarthermischer Energie in ein Wärmenetz und Analyse des ökologischen Potentials am Beispiel von Wien Energie Fernwärme GmbH / von Arno Sam
AuthorSam, Arno
CensorHaas, Reinhard
Published2011
DescriptionIX, 128 S. : Ill., graph. Darst.
Institutional NoteWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2011
Annotation
Zsfassung in engl. Sprache
LanguageGerman
Document typeThesis (Diplom)
Keywords (DE)Solarthermie / Fernwärme / Erneuerbare Energie / Solaranlage / Treibhausgasemissionen / CO2 Emissionen / Fernwärme Wien / Wien Energie
Keywords (EN)solar heating systems / district heating / greenhouse gas emissions
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-43374 Persistent Identifier (URN)
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Technische Anforderungen zur Einbindung solarthermischer Energie in ein Wärmenetz und Analyse des ökologischen Potentials am Beispiel von Wien Energie Fernwärme GmbH [3.98 mb]
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Abstract (German)

Die Reduzierung schädlicher Treibhausgasemissionen in der Energieversorgung erfordert den Einsatz neuer Technologien für erneuerbare Energien, wie der Gewinnung von Wärme durch solarthermische Anlagen. Die Integration dieser Technik in bestehende Wärmenetze bedarf einer genauen technischen, ökonomischen und ökologischen Analyse.

Die Einbindung einer Solaranlage in ein Wärmenetz kann einerseits direkt, in das Verteilsystem, oder indirekt, in das Verbrauchersystem erfolgen. Im Zuge dieser Diplomarbeit wurde eine Anlage mit indirekter Einbindung in ihren Eigenschaften und Verhalten analysiert. Ökologische Aspekte wie CO2-Emissionen und Primärenergiefaktoren wurden speziell für Wien Energie Fernwärme GmbH und anhand eines Modells für exemplarische Fernwärmestrukturen mit unterschiedlichem Kraftwerksmix untersucht.

Die Analyse zeigt, dass die bestehende Dualität zwischen Wärmenachfrage und solarem Angebot den Gebrauch von solarthermischer Energie stark einschränkt. Für eine zuverlässige Wärmebereitstellung bedarf es großer Wärmespeicher und/oder der erforderlichen Wärmebereitstellung durch das Verbundnetz, wodurch zusätzliche Kosten entstehen. Berechnungen bezüglich der Einsparung von CO2-Emissionen zeigen ein Maximum im Frühjahr. Begründet wird das durch die Tatsache, dass hier jene Emissionen reduziert werden, die meist von Spitzen- oder Mittellastkraftwerken stammen. Diese Kraftwerke stoßen in der Regel mehr schädliche Treibhausgase aus, als reine Grundlastkraftwerke im Sommerbetrieb. Es besteht hierbei jedoch eine deutliche Abhängigkeit von der unterschiedlichen Kraftwerksstruktur.

Für die Kraftwerksstruktur von Wien Energie Fernwärme GmbH ist zu sagen, dass eine Substituierung von bestehenden KWK- Kraftwerken und Abfallbehandlungsanlagen wenig sinnvoll ist, da diese Energieerzeuger zusätzlich zur Wärmeerzeugung weitere Aufgaben übernehmen.

Langfristig gesehen könnte es jedoch durch nachhaltige Energieeinsparungen und der Forcierung erneuerbarer Energien zu einer Veränderung der Kraftwerksstruktur kommen. Die solare Fernwärmetechnik hat dann durchaus Potential in Form von dezentraler Unterstützung der Wärmebereitstellung und in Kombination mit Niedrigenergiehäusern bzw.

jeglicher Art von Flächenheizungen und Niedrigtemperaturheizsystemen.

Abstract (English)

The reduction of greenhouse emissions in energy supply demands new renewable energy technologies as, for instance, solar heating systems. The integration of such systems in existing district heating grids needs a technical, economical and ecological analysis, especially according to the structure of the existing district heating stations.

The integration of a solar heating system in a district heating grid occurs either at the supplier side or at the consumer side. In this diploma thesis, a heating system at the consumer end was analyzed according to performance and behavior. Another analysis carried out about greenhouse gas emissions and primary energy factors focusing on Wien Energie Fernwärme GmbH, but also for sample models of district heating structures.

The existing duality between heat demand and solar-heat supply limits the usage of solar thermal energy for heating purpose in big district heating grids. Besides, additional heat redundancy must always be given.

The most useful way solar heat production could be used, is during spring or fall, as shown in the analysis of the reduction of the greenhouse gases. The reason for this is which kind of heating stations operates at which time and the possibility to replaced them by solar thermal systems.

To substitute existing cogeneration or incineration plants of the district heating station structure of Wien Energie Fernwärme GmbH seems senseless, because these energy generators are used for additional functions besides heat production. Solar thermal grid-integration also leads under certain conditions to a decrease in the efficiency of the district heating grid.

In the long therm basis, a change of the structure of the district heating stations by sustainable energy savings and promotion of renewable energies is perhaps possible. Furthermore the technology for solar district heating has potential in combination with low-energy houses or rather any kind of surface heating and low temperature heating systems.