PUBLIZIERBARER Endbericht
Solaranlage Naturwärme Grafenstein
A) Projektdaten
Titel: Solaranlage Naturwärme Grafenstein
Programm: Solare Großanlagen - Solare Einspeisung
Dauer: 25.2.2015 bis 31.10.2015
Koordinator/
Projekteinreicher:
Naturwärme Grafenstein Ing. Josef Karnitschnig
Kontaktperson Name: Ing. Josef Karnitschnig
Kontaktperson Adresse: Cl. Holzmeisterstraße 3 9131 Grafenstein
Kontaktperson Telefon: +43-650-8301065
Kontaktperson E-Mail: nwgholz.karnitschnig@aon.at
Projekt- und
Kooperationspartner (inkl. Bundesland):
Klima- und Energiefonds
Adresse
Investitionsobjekt:
Thonerstraße 8 9131 Grafenstein
Projektwebsite:
Schlagwörter: Solare Einspeisung, Sommerlast für Heizwerk
Projektgesamtkosten: 96.709,00 Euro
Fördersumme: 37.562,00 Euro
Klimafonds-Nr: KR14ST5K1184
Erstellt am: 29.04.2015
B) Projektübersicht
1 Executive Summary
Gegenstand des Projektes ist die solare Wärmeeinspeisung in das bestehende Biomasseheizwerk - mit einer bivalenten Biomassekesselanlage mit Speicher - zur Effizienzsteigerung mittels Abdeckung der Sommerlast in der Marktgemeinde Grafenstein. Zur solarthermischen Wärmeproduktion sollen 20 Kollektoren HOVAL GFK-2GT samt Einbindung in die Kesselhaushydraulik und übergeordneter Kesselhaussteuerung errichtet werden.
2 Hintergrund und Zielsetzung
Im Ausbau 2015 soll die Errichtung einer 201 m² Solaranlage am Heizhaus- bzw.
Lagerhallendach und die Errichtung eines Biomassesommerkessels samt übergeordnete Heizhausregelung erfolgen. Zusätzlich soll die Netzerweiterung um 490 kW Anschlußleistung (73.2550 kWh/a bei 292 trm Netzausbau) durchgeführt werden. Nach dem Ausbau sollen folgende Kennzahlen in der Nahwärmeversorgung erreicht werden:
Kennzahlen Einheit Planungsziel
Gesamtnutzungsgrad [%] 77,772
Vollbetriebsstundenzahl der Wärmeabnehmer [h/a] 1.495
Anschlussdichte Wärmenetz [(MWh/a)/Trm] 1,09
Wärmeverluste Wärmenetz [%] 11
Nummer Einheit Planungsziel Vollbetriebsstundenzahl des Biomassekessels 1 [h/a] 2.857 Vollbetriebsstundenzahl des Biomassekessels 2 [h/a] 2.782
Temperaturen im Auslegungspunkt Messstelle Einheit Planungsziel
Temperatur Hauptvorlauf Wärmeerzeugung T454 [°C] 95
Temperatur Hauptvorlauf Fernleitung T461 [°C] 85
Temperatur Hauptrücklauf Wärmeerzeugung T451 [°C] 70
Temperatur Hauptrücklauf Fernleitung T462 [°C] 45
Abbildung 1: Prinzip der Solaranlage Heizwerk Grafenstein
Abbildung 2: Sommerkessel und Solarladestation im Heizwerk Grafenstein
3 Projektinhalt
Das Kollektorfeld wird auf dem bestehenden Dach des Biomasselagers der Naturwärme Grafenstein Gstk 1215/2 KG Thon mit 201 m² Kollektorfläche errichtet.
Abbildung 3: Positionierung der Kollektorfelder
Der solare Jahresertrag von rund 90 MWh/a soll in einen Pufferspeicher eingespeist werden.
Die Eintrittstemperatur am Puffer soll 85°C betragen, die Austrittstemperatur liegt bei 55°C.
Die Pufferkapazität liegt bei 40.000 l. Die restliche Wärmeversorgung übernimmt ein bivalente Biomasse-zweikesselanlage mit einer zusätzlichen Ölkesselausfallsreserve.
Das Regelungs- und Steuerungskonzept sowie die Visualisierung der Solaranlage erfolgt mittels einer übergeordneten Wärmenetzsteuerung in Verbindung mit dem Fernwärmenetz Grafenstein. Auch die Datenaufzeichnung, Auslesung der Wärmemengenzähler, Puffermanagement sowie die Störungsmeldung wird durch diese übergeordnete Heizhaussteuerung realisiert.
Abbildung 4: Schema der Wärmeversorgung
Zur Anwendung kommen Hoval GFK-2GT Flachkollektoren mit einem Solar Keymark Certificate 011-7S2289 F
Abbildung 5: Daten der Solarkollektoren für das Projekt
Der solare Deckungsgrad wurde in der Simulation mit 6,2% des gesamten jährlichen Wärmebedarfs errechnet, der gesamte jährliche Kollektorfeldertrag wird dabei mit rund 90 MWh/a angenommen.
Abbildung 7: monatliche Verteilung der solarthermischen Erträge und der solaren Deckungsgrade
Abbildung 8: Voll-Last mit 183 kW Solarleistung bei 90/60 Spreizung am 12.6.2015
Die Simulationsergebnisse konnten in etwa bestätigt eher übertroffen werden, binnen einem Monat im Juni 2015 wurden 13,5 MWh mittels Solarthermie erzeugt. Die Jahresbilanz der Energieflüsse kann aus den bisherigen Planungsdaten wie folgt dargestellt werden:
Abbildung 9: Jahresbilanz der Energieflüsse in der Heizzentrale Grafenstein und Solarertrag im Juni 2015
4 Schlussfolgerungen und Empfehlungen
Der Einsatz großer dezentraler Solarthermieanlagen in Kombination mit Nahwärmeanlagen ist jedenfalls mit der Wärmeversorgung von Neuanschlüssen und zur Behebung von Problemen in der Sommerwärmebedarfsdeckung von Nahwärmenetzen auch wirtschaftlich interessant.
Die Wärmegestehungskosten der Solaranlage sind weit unterhalb des Öl- /Gaskesselbetriebes, aber auch absolut konkurrenzfähig zum Biomassekesselbetrieb.
Voraussetzung dafür ist eine frühe Abstimmung der Gesamtplanung bezüglich Hydraulik- und Montagekonzept. Außerdem ist der Direktbezug beim Hersteller samt einer Gesamtvergabe des kompletten Solarkreises (Kollektoren, Rohrleitungen, Systemtechnik, Pufferspeicher) entscheidend für eine sichere Gesamtanlagenfunktion. Eine niedrige Netzrücklauftemperatur spielt dabei eine zentrale Rolle.
Die Kombination Solarthermie mit Nahwärmeeinspeisung erhöht den Gesamtanlagenwirkungsgrad spürbar und verhindert Stagnation effektiv, erfordert jedoch eine klare Abstimmung mit der Solaranlagenintegration.
Die, in diesem Projekt gewählte Solaranlagengröße wurde v.a. durch den vorhandenen Platz auf dem Gebäudedach beschränkt, ein weiterer Ausbau der Solarthermie ist jedoch bereits in Planung. Grundsätzlich wird eine Anlagengröße empfohlen, die einen reinen solaren Sommerbetrieb ermöglicht, da in diesem Fall die Betriebsaufwendungen im Sommer drastisch reduziert werden können. Die Anlage in Grafenstein kann den Sommerbiomassekessel vorübergehend bei hoher Solarleistung abstellen, weil dieser mit einer eigenen Zündanlage versehen ist, um kurzfristig Wärme bei Schlechtwetter zur Verfügung stellen zu können. Die Optimierung von Speicher - und Lastmanagement zur Verringerung des Schwachlastbetriebes des Hackgutkessels ist im Sommer 2015 die nächste Herausforderung zur Finalisierung dieses Projektes.
C) Projektdetails
5 Arbeits- und Zeitplan sowie Status
UMSETZUNGSSCHRITTE MEILENSTEINE
Planung 06-08/2014.
Solar-Fördereinreichung 12.9.2014.
Solar-Förderzusage 28.1.2015.
Heizhaus Hydraulik 1-4/2015.
Errichtung Solarmodule 4/2015.
Inbetriebnahme 5/2015.
Regelungsoptimierung 5-8/2015.
Abrechnung 30.9.2015.
Abbildung 10: Zeitplan
6 Publikationen und Disseminierungsaktivitäten
Im Zuge der alljährliche Weiterbildungsveranstaltung von klimaaktiv qm heizwerke
„Biomassenahwärme: Mit Kondensations- und Solaranlagen fit für die Zukunft“ am 26.06.2015 wurde u.a. dieses Projekt präsentiert. Über 80 Teilnehmende - darunter AnlagenbetreiberInnen, FörderreferentInnen, HerstellervertreterInnen und MitarbeiterInnen von Wärmeversorgern und renommierten Planungsbüros aus ganz Österreich - kamen nach Gleisdorf um den Einsatz von Solar- und Kondensationsanlagen für Biomassenahwärme zu diskutieren und Neuigkeiten und Erkenntnisse aus der Branche zu erfahren.
Nachlese:
http://www.klimaaktiv.at/erneuerbare/effiziente_heizwerke/planerinfotag2015.html
Zusätzlich wird untenstehende Bautafel am Baugelände bzw. am Heizwerk errichtet.
Diese Projektbeschreibung wurde von der Fördernehmerin/dem Fördernehmer erstellt. Für die Richtigkeit, Vollständigkeit und Aktualität der Inhalte übernimmt der Klima- und Energiefonds keine Haftung.
