DAKTris - Dynamisches Betriebsverhalten von Absorptionskältemaschinen in gebäude­übergreifenden Trigeneration-Systemen

Status

laufend

Kurzfassung

Kraft-Wärme-Kälte-Kopplungen bieten ein bedeutendes Potential gebäudeübergreifend eine nachhaltige Wärme-, Kälte- und Strom­versorgung bereitzustellen. Durch Steigerung der Abwärmenutzung von BHKW's mittels thermisch angetriebener Kälteerzeugung können die Betriebsstunden und damit die Stromerzeugung deutlich erhöht und wirtschaftlicher gemacht werden. Um dies zu gewährleisten sind vor allem die Hauptkomponenten auf einander abzustimmen und passende Systemkonfigurationen zu finden.

Ausgangssituation/Motivation

Eine Möglichkeit Wärme, Kälte und Strom gebäudeintegriert aber auch gebäudeübergreifend bereitzustellen sind Kraft-Wärme-Kälte-Kopplungen (KWKK). Erste Ergebnisse aus einschlägigen Projekten (z.B. PolySMART) mit Anlagen im kleinen Leistungsbereich zeigen die Potenziale aber auch die notwendigen Schritte auf, um die Systeme wirtschaftlich und primärenergetisch sinnvoll auszuführen. Vor allem der Abstimmung der Hauptkomponenten Blockheizkraftwerk (BHKW) und Absorptionskältemaschine (AKM) und der Systemkonfiguration (Verbrauchsprofil, Hydraulik, Regelung, etc.) wird hohe Bedeutung beigemessen.

Inhalte und Zielsetzungen

Bisher wurden für KWKK-Anlagen Standard Absorptionskältemaschinen (AKM), welche für andere Betriebsweisen ausgelegt sind, verwendet. Durch die Anpassung der AKM an die höheren Antriebstemperaturen und die dynamischen Betriebsbedingungen einer KWK-Kopplung und die Umsetzung von Verbesserungspotenzialen im internen Kreislauf sollen die Voraussetzungen für eine erfolgreiche und gleichzeitig vereinfachte (z.B. Trockenkühlturm statt Nasskühlturm) systemtechnische Umsetzung geschaffen werden. Durch die Steigerung der Abwärmenutzung des wärmegeführten BHKWs durch die thermisch angetriebene Kälteerzeugung kann die Laufzeit und damit die jährliche Stromerzeugung deutlich erhöht und somit wirtschaftlicher gemacht werden.

Mit Hilfe marktrelevanter, wirtschaftlicher und primärenergetischer Überlegungen, sowie dynamischen Systemsimulationen sollen geeignete Profile für den gebäudeübergreifenden Betrieb (Wohn- und Nichtwohngebäude mit unterschiedlichen geeigneten Nutzungsprofilen) erstellt und entsprechend angepasste Systemkonfigurationen (mit/ohne Speicher, Wahl des geeigneten BHKW Typs,) mit passenden Regelungskonzepten ausgelegt werden.

Methodische Vorgehensweise

Nach der Anpassung der AKM an diese Betriebsbedingungen werden die unterschiedlichen Systemkonfigurationen in Hardware-in-the-Loop Messungen untersucht. Dabei werden die Systemperformance und das Betriebsverhalten unter dynamischen Bedingungen in Kombination mit parallel laufenden Systemsimulationen realistisch abgebildet und vermessen. Mit dieser Methode ist es möglich das gesamte System bereits im Labor zu analysieren und zu optimieren. Damit werden Zeit und Kosten reduziert und die Chancen einer erfolgreichen Umsetzung der Systeme bzw. Anlagen ist höher. Mit den Daten aus den Labormessungen können Aussagen bzgl. Wirtschaftlichkeit und Primärenergieeffizienz der Systemkonfigurationen getroffen bzw. diese Systeme optimiert werden.

Erwartete Ergebnisse

Letztlich kann nur durch die optimale Wahl und Abstimmung der Einzelkomponenten auf Gesamtsystemebene ein wirtschaftlicher und primärenergetisch sinnvoller Betrieb gewährleistet werden und damit ein signifikanter Beitrag zur Reduktion (bei mit biogenen Brennstoffen angetriebenem BHKW sogar Vermeidung) der treibhausrelevanten Emissionen im Gebäudesektor geleistet werden.

Projektleitung

Arbeitsbereich Energieeffizientes Bauen / Institut Für Konstruktion- und Materialwissenschaften / Universität Innsbruck

ProjektpartnerInnen

• Pink GmbH
• Institut für Wärmetechnik / TU Graz

Daniel Neyer
Technikerstr. 19, A-6020 Innsbruck
Tel.: +43 (512) 507 636 52
E-Mail: daniel.neyer@uibk.ac.at
Web: www.uibk.ac.at/bauphysik/