Betriebsführungsstrategien zur Steigerung der elektrischen Energieeffizienz bei der thermischen Kälteerzeugung

摘要

Der Einsatz thermisch angetriebener Kälteanlagen moderner Bauart bietet eine technische und wirtschaftliche Möglichkeit zur Steigerung der Energieeffizienz in Versorgungssystemen mit Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung (KWKK). Das Forschungsprojekt „EnEff:Wärme - Feldtest Absorptionskältetechnik für Kraft-Wärme-Kälte-Kopplungssysteme", kurz FAkS, umfasst 25 Absorptionskälteanlagen in 16 Feldtestinstallationen [1]. Die an der TU Berlin mit Partnern entwickelten Absorptionskälteanlagen werden in diesem Feldtest hinsichtlich des Optimierungspotentials für die Konstruktion, Systemintegration und Regelung untersucht. Das Verbundprojekt von AGFW, BTGA, ILK, TU Dresden und der TU Berlin wird von Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) gefördert. Die Projektlaufzeit endet im August 2018. Die eingesetzten Absorptionskälteanlagen (AKA) werden mit einer modellbasierten Mehrgrößenregelung betrieben (sog. CE-Regelung), so dass nicht nur die geforderte Kälteleistung und die Kaltwassertemperatur eingehalten werden können, sondern auch der Sollwert für die Heißwasseraustrittstemperatur [2]. Die Rückwirkungen dieser geregelten Austrittstemperatur auf die KWK-Erzeugereinheiten und die damit verbundenen Auswirkungen auf die Energieeffizienz im gesamten KWKK-System werden durch die TU Dresden untersucht [3]. In diesem Beitrag wird explizit die Kälteerzeugungsanlage (KEA) betrachtet, zu deren Bilanzkreis sowohl die Absorptionskälteanlage als auch das Rückkühlwerk und die Versorgungspumpen im Heiß-, Kühl- und Kaltwasserkreis zählen. Im Rahmen des Feldtestprojekts werden alle Energieverbräuche dieser Komponenten einzeln erfasst und analysiert. Der Kühlwasserkreis ist dabei von besonderem Interesse, da dieser (ungeregelt) für ca. 60% bis zu 90% des gesamten Elektroenergieverbrauchs der KEA verantwortlich ist. Die Betriebführungsstrategien, die ab 2017 eine Erweiterung der Anlagenregelungslogik der installierten AKA im Feldtest darstellen, ermöglichen eine dynamische Anpassung des Volumenstroms in den externen Kreisen der KEA und können somit zu einer Steigerung der Energieeffizienz bei der thermischen Kälteerzeugung führen. Erste vorläufige Ergebnisse zur einer Volumenstromregelung im Kaltwasserkreis der KEA zeigen, dass der Elektroenergieverbrauch der Kaltwasserpumpe um bis zu 80% reduziert werden kann [4]. In diesem Beitrag werden eine Betriebsführungsstrategie in Kaltwasser und zwei Betriebsführungsstrategien im Kühlwasserkreis zur Volumenstrom- und/oder Temperaturregelung funktionell näher dargestellt und erste Betriebsergebnisse zur elektrischen und thermischen Effizienz als auch die Auswirkungen auf den Anlagenbetrieb genauer vorgestellt.