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  • „Vernetzte Mikro-KWK-Systeme von

    der Theorie in die Praxis“

    Dr.-Ing. habil. J. Seifert / Dipl.-Ing. A. Meinzenbach

    VDZ Projektforum 07. Mai 2014, Berlin

  • 2

    1. Technologien für Mikro-KWK Systeme

    2. Laboruntersuchungen

    3. Feldtestanalysen

    4. Regionales Virtuelles Kraftwerk

    5. Fazit

    Inhalt des Vortrages

    TU Dresden Dr.-Ing. habil. J. Seifert / Dipl.-Ing. A. Meinzenbach

    „Vernetzte Mikro-KWK-Systeme von der Theorie in die Praxis“

  • 3TU Dresden Dr.-Ing. habil. J. Seifert / Dipl.-Ing. A. Meinzenbach

    „Vernetzte Mikro-KWK-Systeme von der Theorie in die Praxis“

    2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 6

    7

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    30

    K o

    st e

    n in

    C en

    t/ kW

    h

    Jahr

    Elektroenergie

    Erdgas

    Verbraucherpreise für Erdgas und Elektroenergie in Deutschland (Quelle: BMWi 2014)

  • 1. Technologien für Mikro-KWK-Systeme

    Motorische BHKW Stirling-Motoren Brennstoffzellen

    hel= 20 - 25%

    hoher thermischer

    Wirkungsgrad

    hohe Dynamik

    hel= 12 - 15%

    hoher thermischer

    Wirkungsgrad

    hohe Dynamik

    hel ≤ 60%

    mittlerer thermischer

    Wirkungsgrad

    geringe Dynamik

    geringe spez. Kosten

    €/kWel

    mittlere spez. Kosten

    €/kWel

    hohe spez. Kosten

    €/kWel

    4TU Dresden Dr.-Ing. habil. J. Seifert / Dipl.-Ing. A. Meinzenbach

    „Vernetzte Mikro-KWK-Systeme von der Theorie in die Praxis“

  • TU Dresden - Dr.-Ing. habil. J. Seifert / Dipl.-Ing. A. Meinzenbach 5

    2. Laboruntersuchungen – thermischer Versuchsstand

    v

    BHKW Versuchsstand

    Simulation Messungen

    v

    Daten- austausch

    Versuchsstand im Labor

     „Emulation – Hardware in the Loop (HIL)“

     Statische und dynamische Untersuchungen

    Kommunikation aller Komponenten der Testumgebung

    Numerische Modelle

    „Vernetzte Mikro-KWK-Systeme von der Theorie in die Praxis“

  • TU Dresden - Dr.-Ing. habil. J. Seifert / Dipl.-Ing. A. Meinzenbach 6

     Anschlussleistung: 10 kWel  1-phasiger und 3-phasiger Betrieb / Netzbetrieb und Inselnetzbetrieb realisierbar

    Bedientableau, Leistungsverstärker sowie Maschinensatz des elekt. Versuchsstandes

     Ankopplung an den thermischen Versuchsstand  Analyse von Mikro-KWK Systemen – „RVK ready“ Anforderungen

    der TU Dresden

    Elektrischer Netzemulator

    Kopplung : Thermisch-elektrischer Versuchsstand „Combined Energy Lab“

    „Vernetzte Mikro-KWK-Systeme von der Theorie in die Praxis“

  • Ergebnisse Kirsch L 4.12

    20 25 30 35 40 45 50 55 60 70

    75

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    85

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    n gs

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    i,n )

    in %

    Rücklauftemperatur in °C

    V=295 l/h

    V=345 l/h

    V=395 l/h

    V=445 l/h

    20 25 30 35 40 45 50 55 60 0

    5

    10

    15

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    el . W

    ir ku

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    ( h

    el ,i,

    n )

    in %

    Rücklauftemperatur in °C

    V=295 l/h

    V=345 l/h

    V=395 l/h

    V=445 l/h

    Gesamtwirkungsgrad Kirsch L 4.12 in Abhängigkeit der Rücklauftemperatur / Volumenstrom

    Elektrischer Wirkungsgrad Kirsch L 4.12 in Abhängigkeit der Rücklauftemperatur / Volumenstrom

    7TU Dresden Dr.-Ing. habil. J. Seifert / Dipl.-Ing. A. Meinzenbach

    „Vernetzte Mikro-KWK-Systeme von der Theorie in die Praxis“

  • 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500 -6000

    -3000

    0

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    Le

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    in W

    Zeit in s

    elektrische Leistung (P el )

    thermische Leistung (Q th,n

    )

    aufgenomme

    Anfahrtsleistung

    Dynamisches Anfahrverhalten Kirsch L 4.12 bei einer Rücklauftemperatur von 30°C

    8TU Dresden Dr.-Ing. habil. J. Seifert / Dipl.-Ing. A. Meinzenbach

    „Vernetzte Mikro-KWK-Systeme von der Theorie in die Praxis“

  • Ergebnisse Viessmann Vitotwin 300-W

    20 25 30 35 40 45 50 55 60 70

    75

    80

    85

    90

    95

    100

    105

    110

    115

    G es

    am tw

    ir ku

    n gs

    gr ad

    ( h

    ge s,

    i,n )

    in %

    Rücklauftemperatur in °C

    V=345 l/h

    V=395 l/h

    V=445 l/h

    V=495 l/h

    V=545 l/h

    Gesamtwirkungsgrad Vitotwin 300-W in Abhängigkeit der Rücklauftemperatur / Volumenstrom

    20 25 30 35 40 45 50 55 60 0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    el . W

    ir ku

    n gs

    gr ad

    ( h

    el ,i,

    n )

    in %

    Rücklauftemperatur in °C

    V=345 l/h

    V=395 l/h

    V=445 l/h

    V=495 l/h

    V=545 l/h Elektrischer Wirkungsgrad Vitotwin 300-W in Abhängigkeit der Rücklauftemperatur / Volumenstrom

    9TU Dresden Dr.-Ing. habil. J. Seifert / Dipl.-Ing. A. Meinzenbach

    „Vernetzte Mikro-KWK-Systeme von der Theorie in die Praxis“

  • 0 200 400 600 800 1000 1200 -3000

    0

    3000

    6000

    9000

    12000

    15000

    Regelungsvorgang des

    Versuchsstandes

    Le is

    tu n

    g in

    W

    Zeit in s

    elektrische Leistung (P el,i,n

    )

    thermische Leistung (Q th,i,n

    )

    Dynamisches Anfahrverhalten Vitotwin 300-W bei einer Rücklauftemperatur von 30°C

    10TU Dresden Dr.-Ing. habil. J. Seifert / Dipl.-Ing. A. Meinzenbach

    „Vernetzte Mikro-KWK-Systeme von der Theorie in die Praxis“

  • 3. Feldtestanalysen

    3

    35

    30

    610 3

    25

    3

    3 2

    10

    3

    Feldtestanlagen

    Kirsch L 4.12

    RVK Berlin- Feldtest von ca. 120 Mikro-KWK Systemen

    - Eingesetzte Geräte Kirsch L 4.12

    - Gebäude Einfamilienhäuser

    - Baualter der Gebäude bis 1995

    - keine Neubauten

    Verteilung der Feldtestgeräte über die Bundesrepublik Deutschland

    11TU Dresden Dr.-Ing. habil. J. Seifert / Dipl.-Ing. A. Meinzenbach

    „Vernetzte Mikro-KWK-Systeme von der Theorie in die Praxis“

  • Anlagentechnik – Beispiele

    12TU Dresden Dr.-Ing. habil. J. Seifert / Dipl.-Ing. A. Meinzenbach

    „Vernetzte Mikro-KWK-Systeme von der Theorie in die Praxis“

  • Ja n.

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    1

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    En er

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    Monat

    Elektroenergie Heizung + Trinkwarmwasser Erdgas

    Ja n.

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    Monat

     el,i,n

     th,i,n

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    Beispielgebäude 1:

    Energieerzeugung / -verbrauch Beispielgebäude 1

    Nutzungsgrade (thermisch, elektrisch, gesamt) Beispielgebäude 1

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    ° C

     in min

    Außentemperatur Speichertemperatur

    0

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    Dynamischer Verlauf der Speichertemperatur / Schaltspiele (Übergangstag) (Beispielgebäude 1)

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