Auswahl Wärmespeicher zur Abwäremnutzung

  • Hallo Forumnutzer! Zunächst einmal wollte ich erwähnen, dass ich hier das kollegiale Verhalten prima finde und ich mich auch deswegen in diesem Forum registriert habe. Ich hoffe, dass ich in Zukunft auch mal mit meinem Wissen weiterhelfen kann. Vorerst bin ich jedoch auf eure Hilfe angewiesen.

    Ich schreibe zurzeit eine Hausarbeit über eine effektive Abwärmenutzung eines Betriebes. Im Rahmen dieser Arbeit muss ich einen geeigneten Wärmespeicher finden. Mein Betrieb produziert sehr diskontinuierlich Abwärme, jedoch mindestens 2 MWh pro Tag. Ich würde gerne diese Energie speichern und immer 1,5 MWh pro Tag wieder zu Heizwecken der Hallen abgeben. Ich hänge jedoch an der Dimensionierung und der Art des Wärmespeichers. Um die Speicherkapazität eines Pufferspeichers bspw. zu berechnen benötige ich die Formel Q=m*cp* delta T . Die Temperaturen schwanken jedoch stark. Zwischen 60°C und 250°C kommt alles vor.

    Meine Frage ist demnach, wie ich mit diesen Informationen einen passenden Wärmespeicher finden kann. Eine weitere Überlegung ist, ob ein Schichtspeicher sinnvoll wäre, da ich ohne Probleme unterschiedliche Temperaturniveaus in den Speicher einführen könnte. Ich habe die Faktoren wie Druck und Medium erstmal nicht beachtet. Mir geht es hier in erster Linie darum, die Speicherkapazität eines Wärmespeichers herauszufinden.

    Ich hoffe ich konnte mich verständlich ausdrücken.



    Gruß


    Liberty

  • Moin Liberty ,


    bevor eine Diskussion über Art und Dimensionierung eines Speichers geführt werden kann, wäre wichtig zu klären, ob die 1,5 MWh pro Tag tatsächlich zu Heizzwecken verwendet werden sollen. Wenn ja, auf welche Außentemperatur bezieht sich dieser Wert? Auslegungstemperatur -16°C? Wenn ja, so wäre der Durchschnittswert im Zweifel weit niedriger als 1,5 MWh/d. Oder ist vorgesehen, die Grundlast über die Abwärme zu decken und an kalten Tagen extern zuzuheizen? Jedenfalls: Von Mai bis September besteht vermutlich überhaupt kein Wärmebedarf, da muss man die Hallen eher kühlen.


    Das Temperaturniveau auf der Angebotsseite spielt nur insofern eine Rolle als Temperaturen oberhalb 100-120°C für die Beheizung eines Standard-Wasserspeichers mit z.B. 2-4 bar Nenndruck nicht geeignet sind. Man müsste also die ganz hohen Temperaturen bei Bedarf (in dem zweifellos bereits vorhandenen Kühler) auf dieses Niveau vorkühlen. Dabei geht natürlich ein Teil der Wärme verloren.


    Als nächstes sollte geklärt werden, was "sehr diskontinuierlich" in der Praxis bedeutet. Insbesondere geht es darum den üblichen Intervall zwischen zwei "Wärmestößen" zu bestimmen. Die notwendige Speicherkapazität bestimmt sich dann zunächst mal aus der in dieser Zeit benötigten Wärmemenge.


    Falls die jeweils pro Stoß gelieferte Wärmemenge und/oder die Intervalle schwanken, musst Du zusätzlich eine Reserve für die Fälle vorsehen, dass auf einen kurzen Wärmestoß ein langer Intervall ohne Wärmelieferung folgt. Falls die Schwankungen unregelmäßig sind, ist die Größe dieser Reserve eine Frage der Statistik. Dafür musst Du vermutlich eine längere Periode tatsächlicher Betriebsdaten statistisch auswerten.


    Je nach den Umständen ist es wahrscheinlich nicht wirtschaftlich, den Speicher auf 100% der möglichen Abdeckung auszulegen. Da es ja ohne Zweifel eine Heizung bereits gibt und deren variable Kosten pro MWh bekannt sind, könntest Du die Speichergröße nach unten variieren, z.B. für 90% und 80% Kapazität jeweils errechnen, wie viel Du bei der Investition sparst und dies den entsprechend höheren Kosten für die Wärmelieferung aus der Zusatzheizung gegenüber stellen.

    Eine weitere Überlegung ist, ob ein Schichtspeicher sinnvoll wäre, da ich ohne Probleme unterschiedliche Temperaturniveaus in den Speicher einführen könnte.

    Ein Schichtspeicher hat vor allem den Vorteil, dass auf verschiedenen Speicherniveaus unterschiedliche Temperaturen geliefert werden können. Ob das in Deinem Betrieb Vorteile bringt und allfällige Mehrkosten eines Schichtspeichers ausgleicht, ist aus der Ferne schwer zu beurteilen. Die Temperatur des in den WT eingeführten Mediums ist dagegen belanglos, da der Wärmetauscher im Schichtspeicher immer unten sitzt. Wasser mit höheren Temperaturen steigt von dort automatisch nach oben.


    Gruß, Sailor

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