Netzberechnung- und Analyse
für Fernwärmenetze
Was wird gemacht?
Nachbildung eines bestehenden oder geplanten Fernwärmenetzes unter Berücksichtigung von:
• Höhenprofilen (Berechnung der Auswirkung der statischen Höhen auf das Druckniveau der Fernwärme).
• Rohrleitungen mit den Eigenschaften Rohrleitungswiderstand (Druckverluste), Wärmedämmung (Wärmeverluste), Dimension (Kapazität und Druckverlust).
• Wärmekunden mit Benutzungsprofilen und Rücklauftemperaturen.
• Wärmequellen (Einspeiser) inkl. Leistung, Druckhaltung, Netzpumpen und Vorlauftemperaturen.
Welche Erkenntnisse können gewonnen werden?
Ergebnisse aus der dynamischen Netzsimulation:
• Darstellung von Temperatur-, Druck- und Lastprofilen (Wasserdurchsatz) in jedem Netzpunkt oder bezogen auf Areale/Trassen/Abschnitte Versorgungsbereiche.
• Berechnung von Wärmeverlusten bei unterschiedlichen Vor- und Rücklauftemperaturen, Bodentemperaturen und Dämmeigenschaften des Rohrsystems.
Mit diesen Angaben kann u.a. berechnet werden, ob eine Sanierung von Leitungen älterer Bauart über die vermiedenen Wärmeverluste finanziert werden kann (Wirtschaftlichkeitsbetrachtung).
• Berechnung von tageszeitabhängigen Lastzuständen (Spitzenlast, Grundlast zur Nacht,…) auf jedem Trassenabschnitt. Aufzeigen der Versorgungsradien der einzelnen Einspeiser bei den unterschiedlichen Lastzuständen.
• Simulation des Netzsystems zu Volllastzeiten im Winter, Mittellast und Grundlast im Sommer.
• Kapazitätsanalyse für jeden Trassenabschnitt.
• Entwicklung einer Kurve der notwendigen Vorlauftemperaturen über das Heizjahr unter den Randbedingungen maximaler Differenzdruck ab Heizwerk und benötigter Vorlauftemperaturen der Wärmekunden über das Heizjahr.
• Entwicklung eines abschnittsweisen Sanierungskonzeptes inkl. Berücksichtigung evtl. Neukunden / Wärmepotentialen an der Fernwärmetrasse.
• Schlechtpunktanalyse für eine bedarfsgerechte Pumpensteuerung (Minimierung von Pumpenstrom). Erkennen von ggf. unterversorgten Bereichen.
• Planung von neuen Ausbaugebieten unter Kapazitätsgesichtspunkten
Welche Tools werden eingesetzt?
• Software STANET zur Berechnung von Versorgungsnetzen
• Qgis
Weitere Möglichkeiten der Nutzung einer Netzsimulation:
• Wirtschaftliche Abschätzung zur Erschließung neuer Ausbaugebiete durch Ermittlung des Nutzwärmebedarfs und der freien Potentiale auf einer möglichen Anbindungsleitung im Bestand.
• Grundlage der Entwicklung einer „dynamischen“ Netzregelung, ggf. in Verbindung mit einem antizipierenden kundenseitigen Lastmanagement.
Wie profitiert der Netzbetreiber langfristig von der Untersuchung?
• Netzausbauszenarien können qualitativ untersucht werden
• Unterversorgung, Netzstörungen etc. können erkannt werden
• Druckverluste und Betriebsstrom können minimiert werden
• Migration der Netzanalyse in GIS-System des Betreibers möglich.
• Netzzusammenschlüsse oder Trennungen können insbesondere Druckseitig simuliert werden.
Inhalt bisher durchgeführter Netzuntersuchungen von EAL:
• Konzeption und Neuplanung inkl. Aufbau von Fernwärmesystemen unterschiedlichster Ausführung.
• Instandsetzung von dysfunktionalen und stark vermaschten Fernwärmenetzen:
(1) Digitalisierung des Fernwärmebestands (Planauskunft).
(2) Netzsimulation.
(3) Detektierung von hydraulischen Schlechtpunkten und unterversorgten Gebieten.
(4) Entwicklung einer angepassten Pumpensteuerung inkl. Differenzdruckmessung an neuralgischen Netzpunkten.
(5) Simulation, wie Maschen aufgelöst werden können.
(6) Entwicklung einer bedarfsgerechten rationellen Fahrweise (Sommer/Winter)
• Ermittlung von trassenweisen Netzverlusten, z.B. von alten Manolit- und Lebitleitungen durch Nachbildung der spezifischen Wärmeverluste der Leitungen in Fernwärmenetzen.
• Globales Abschätzen eines Komplettaustausches und Gegenüberstellung mit eingesparten Wärmeverlusten bei Austausch gegen modernes KMR.
• Detektierung von Versorgungsgebieten mit sehr hohen Wärmeverlusten und Gebieten in denen eine Sanierung relativ einfach durchgeführt werden kann. Entwicklung und Simulation von alternativen und ggf. wirtschaftlichen Trassenführungen.
• Entwicklung Sanierungskonzept im Zusammenhang mit Straßenbauarbeiten.
Referenzen:
– Versorgungs – und Bäderbetrieb der Stadt Verl (Neukonzeption und Umsetzung)
– Energiecontracting für das Westfälisches Kinderdorf Barntrup (Neukonzeption und Umsetzung inkl. Betrieb)
– Energiegenossenschaft Nahwärme Emstal e.G. aus Lathen (Reparatur eines dysfunktionalen Netzes)
– Stadtwerke Oerlinghausen GmbH (Untersuchung einer Bestandsfernwärme mit alter Lebit- und Manolitdämmung und Entwicklung eines Sanierungskonzeptes)
