Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Das Projekt Ice-Grid untersucht das Potential der Integration von Eisspeichern in Anergie-Netze, sowohl als saisonale Speicher als auch als Kurzzeitspeicher um Spitzenlasten im Winter zu decken. In Zusammenarbeit mit der Begleitgruppe, bestehend aus Experten im Bereich Anergie-Netze, werden für die Schweiz relevante Varianten identifiziert. Über eine Simulationsstudie wird das ökonomische und ökologische Potential analysiert. Aus der Simulationsstudie werden Richtlinien zur Implementierung und Dimensionierung entwickelt. In einer Fallstudie zur realen Weiterentwicklung eines geeigneten Anergie-Netzes wird das Potential der entwickelten Tools aufgezeigt. Die im Projekt Ice-Grid entwickelte Software wird über die am SPF entwickelte Umgebung pytrnsys Open-Source zur Verfügung gestellt.
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Kurzbeschreibung
(Englisch)
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The project Ice-Grid will study the potential of ice storages implemented into low temperature thermal“anergy” networks as seasonal storage and as short-term storage to cover peak winter demands. Systemcombinations that are most relevant for anergy networks in Switzerland will be identified in closecollaboration with the advisory board, consisting of experts in the field of anergy networks. In a simulationstudy the cost-energetic potential of ice storages in thermal networks will be analysed. From thesimulation study, rules for implementation and dimensioning of the ice storage with different sourcesfor regeneration will be developed and recommendations for cases having a large potential for implementingice storages will be drawn. In a last step the knowledge gained in the project will applied to acase study for further development of an existing network showing the potential of the tools developedand the relevance of the ice storage in anergy networks. Ice-Grid will follow the open-science approach,all software developments within the project will be made available as open source via the simulationframework pytrnsys developed at SPF.
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Kurzbeschreibung
(Französisch)
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Le projet Ice-Grid étudie le potentiel d'intégration des accumulateurs de glace dans les réseaux anergie, aussi bien comme accumulateurs saisonniers que comme accumulateurs de courte durée pour couvrir les charges de pointe en hiver. En collaboration avec le groupe d'accompagnement, composé d'experts dans le domaine des réseaux anergie, des variantes pertinentes pour la Suisse sont identifiées. Le potentiel économique et écologique est analysé dans le cadre d'une étude de simulation. Des directives pour la mise en œuvre et le dimensionnement seront développées à partir de l'étude de simulation. Une étude de cas portant sur le développement réel d'un réseau anergie approprié démontre le potentiel des outils développés. Le logiciel développé dans le cadre du projet Ice-Grid est mis à disposition en open-source via l'environnement pytrnsys développé au SPF.
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Publikationen / Ergebnisse
(Deutsch)
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Herkömmliche Wärmenetze liefern nutzbare Vorlauftemperaturen für Raumheizung und Brauchwasser mit einer Temperatur der Wärmeträgerflüssigkeit von 70°C und mehr. Aufgrund der hohen Temperaturen sind die Wärmeverluste dieser Netze hoch und sie sind keine wirtschaftliche Option für die weniger dicht besiedelten Ballungsräume der Städte. Außerdem sind erneuerbare Quellen für Hochtemperaturwärme begrenzt (z. B. Holz, Müllverbrennung, Abwärme oder erneuerbare Brennstoffe) und viele Hochtemperaturwärmenetze mit erneuerbaren Quellen decken etwa 10 % bis 20 % ihres Bedarfs mit fossilen Brennern (Nussbaumer et al., 2017). Anergienetze sind Netze mit niedrigen operativen Arbeitstemperaturen von 25 °C und weniger. Während im deutschsprachigen Raum die Begriffe Anergienetz oder Niedertemperatur-Wärmenetze üblich sind, werden Niedertemperatur-Wärmenetze im internationalen Kontext meist als 5th Generation District Heating and Cooling networks oder 5GDHC bezeichnet (Buffa et al., 2019). 5GDHC sind eine relativ neue Art von Wärmenetzen. Allerdings ist seit 2010 die Anzahl der 5GDHC-Netze zugenommen. Abb. 1 zeigt die Verteilung der Wärmenetze in der Schweiz, geordnet nach Temperaturniveau im Zeitverlauf. Für die Zukunft wird eine weitere Zunahme der zum Heizen (und Kühlen) verwendeten 5GDHC erwartet (Sres und Nussbaumer, 2014). Im Allgemeinen erhöhen niedrigere Temperaturen in Wärmenetzen die Kosten für Rohrleitungen und Pumpenstrom, da der Massenstrom und der Rohrdurchmesser erhöht werden müssen. Eine weitere Absenkung auf Temperaturen unter 25 °C verringert die Wärmeverluste und die Kosten für die Isolierung.
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Publikationen / Ergebnisse
(Englisch)
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Traditional thermal networks deliver usable supply temperatures for room heating and domestic hot water with a temperature of the heat transfer fluid of 70°C and more. Due to the high temperatures the thermal losses of those networks are high and they are not an economic option for the less dense populated agglomeration of cities. Besides that renewable sources for high temperature heat are limited (e.g. wood, garbage incineration, waste heat or renewable fuels) and many high temperature thermal networks with renewable sources cover about 10% to 20% of their demand with fossil burners (Nussbaumer et al., 2017). Anergy networks are networks with low operative working temperatures of 25 °C and lower. While in German speaking countries the terms anergy network or low temperature thermal networks are common in an international context low temperature thermal networks are mostly named 5th Generation District Heating and Cooling networks or 5GDHC (Buffa et al., 2019). 5GDHC are a relatively new thermal network type. However, since 2010 the
number of 5GDHC networks increased. Fig. 1 shows the distribution of thermal networks in Switzerland classified by its temperature level over time. In future a further increase of 5GDHC used for heating (and cooling) is expected (Sres and Nussbaumer, 2014). In general lower temperatures in thermal networks increases the costs for piping and pump electricity as the mass flow rate and the pipe diameter have to be increased. Further reduction to temperatures below 25 °C reduces heat losses and the costs for insulation.
Zugehörige Dokumente
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Publikationen / Ergebnisse
(Französisch)
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Les réseaux thermiques traditionnels fournissent des températures d'approvisionnement utilisables pour le chauffage des pièces et l'eau chaude sanitaire avec une température du fluide caloporteur de 70°C ou plus. En raison des températures élevées, les pertes thermiques de ces réseaux sont importantes et ne constituent pas une option économique pour les agglomérations urbaines moins denses. En outre, les sources renouvelables de chaleur à haute température sont limitées (par exemple, le bois, l'incinération des déchets, la chaleur résiduelle ou les combustibles renouvelables) et de nombreux réseaux thermiques à haute température utilisant des sources renouvelables couvrent environ 10 à 20 % de leur demande avec des brûleurs fossiles (Nussbaumer et al., 2017). Les réseaux anergie sont des réseaux dont les températures de fonctionnement sont faibles, de l'ordre de 25 °C ou moins. Alors que dans les pays germanophones, les termes réseau anergie ou réseau thermique à basse température sont courants, dans un contexte international, les réseaux thermiques à basse température sont généralement appelés réseaux de chauffage et de refroidissement urbains de cinquième génération ou 5GDHC (Buffa et al., 2019). Les 5GDHC sont un type de réseau thermique relativement nouveau. Cependant, depuis 2010, le nombre de réseaux 5GDHC a augmenté depuis 2010. La figure 1 montre la répartition des réseaux thermiques en Suisse, classés selon leur niveau de température au fil du temps. À l'avenir, on s'attend à une nouvelle augmentation des 5GDHC utilisés pour le chauffage (et le refroidissement) (Sres et Nussbaumer, 2014). En général, des températures plus basses dans les réseaux thermiques augmentent les coûts de la tuyauterie et de l'électricité des pompes, car le débit massique et le diamètre des tuyaux doivent être augmentés. Une réduction supplémentaire à des températures inférieures à 25 °C réduit les pertes de chaleur et les coûts d'isolation.
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