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Rund um den Globus profitieren Gemeinden von Fernwärmesystemen, die Wärmeenergie über ein mit einer zentralen Quelle verbundenes Rohrnetz an mehrere Gebäude verteilen. Diese Systeme haben sich seit der Einführung von Begleitheizungen und Wärmespeichern weiterentwickelt und ihre Zuverlässigkeit, Effizienz und Nachhaltigkeit deutlich verbessert.
Nach Angaben der Rohrhersteller kann ein Bezirk durch Begleitheizung und Wärmespeicherung Energiekosten einsparen, was zu niedrigeren Energierechnungen für die Verbraucher führt. Dies ist von entscheidender Bedeutung, um sicherzustellen, dass alle Haushalte und Geschäftsräume eine erschwingliche und nachhaltige Wärmeversorgung für ihren gesamten Heizbedarf erhalten können. Aus diesem Grund ist es am besten, jeden dieser Fernwärmeaspekte zu verstehen und zu wissen, wie sich jeder von ihnen auf die Energieversorgung auswirkt.
Begleitheizungen in Fernwärmesystemen: Verringerung der Energieverluste
Begleitheizung ist eine moderne Technologie, bei der elektrische Heizelemente eingesetzt werden. Diese Elemente können entlang der Rohre verlegt werden, um die Temperatur von Flüssigkeiten in Nahwärmenetzen zu erhöhen oder zu halten. Die Technologie, die hinter der Begleitheizung steht, konzentriert sich darauf, Wärmeverluste zu verhindern und die Flüssigkeiten vor dem Einfrieren zu schützen. Sie kann auch die gleichmäßige Verteilung der Temperaturen in den Fernwärmerohren unterstützen.
In kälteren Klimazonen können moderne Fernwärmerohre leicht einfrieren. Dadurch kann die Wärmeversorgung von Gebäuden unterbrochen werden. Mit Hilfe von Begleitheizungen können Ingenieure jedoch sicherstellen, dass im Rohrnetz eine Mindesttemperatur aufrechterhalten wird, um Unterbrechungen der Wärmeversorgung zu minimieren.
Darüber hinaus können Begleitheizungen den Wärmeverlust minimieren, indem sie Temperaturabfälle im Rohrsystem ausgleichen. Dies ist von entscheidender Bedeutung, um sicherzustellen, dass die an die Endverbraucher gelieferte Wärmeenergie stets die optimale Temperatur aufweist, was die Effizienz des Systems erhöht.
Außerdem können die Betreiber von Nahwärmesystemen die Kosten für den Austausch von Rohren einsparen, da die Begleitheizung dazu beiträgt, die thermische Belastung der Rohre und ihrer Komponenten zu minimieren. Dies führt zu einer verlängerten Lebensdauer des Rohrnetzes und damit zu einer Verringerung des Risikos von Systemausfällen.
Auch die Sicherheit kann durch Begleitheizungen erhöht werden, vor allem in industriellen Umgebungen, in denen gefährliche Stoffe transportiert werden. Es ist von entscheidender Bedeutung, sichere Temperaturbereiche einzuhalten, um Unfälle zu vermeiden und gleichzeitig die Betriebskosten und die Sicherheit zu verbessern.
Im Folgenden werden drei Hauptmechanismen von Begleitheizungen beschrieben:
Elektrische Begleitheizung
Diese Methode beruht auf elektrisch beheizten Kabeln, die an der Außenseite eines Rohrs angebracht sind. Die Kabel können Wärme erzeugen, wenn ein elektrischer Strom durch sie fließt, wodurch die Temperatur der Flüssigkeit leicht aufrechterhalten werden kann.
Selbstregulierende Begleitheizungen
Selbstregulierende Begleitheizungen sind so konzipiert, dass sie ihre Heizleistung in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur anpassen. Sie können die Heizleistung deutlich erhöhen, wenn die Temperaturen sinken, und die Temperatur verringern, wenn sie steigt, und so den Energieverbrauch optimieren.
Dampf-Begleitheizung
Bei dieser Technologie werden Fernwärmerohre mit kleinen Dampfleitungen umwickelt, die kontinuierlich Wärme liefern. Sie wird häufig in industriellen Anwendungen eingesetzt, wo Dampf leicht verfügbar ist. Ingenieure nutzen die Dampfbegleitheizung, um sicherzustellen, dass die primäre Rohrleitung auf einer gewünschten Standardtemperatur bleibt.
Thermische Energiespeicherung in Fernwärmesystemen: Ausgleich von Angebot und Nachfrage
Thermische Energiespeichersysteme (TES) sind ein wesentlicher Bestandteil eines Fernwärmerohrsystems, da sie dazu beitragen, überschüssige Wärmeenergie zu speichern. Dies ist von entscheidender Bedeutung, um ein Gleichgewicht zwischen Energieangebot und -nachfrage zu gewährleisten. Im Falle eines Bedarfsanstiegs kann die gespeicherte Energie genutzt werden, um sicherzustellen, dass keine Lücken im Wärmenetzsystem entstehen. Außerdem können die Betriebskosten gesenkt werden.
Nach Angaben von Fernwärmebetreibern trägt die thermische Energiespeicherung zur Verlagerung der Last in Schwachlastzeiten bei. Die in Schwachlastzeiten gespeicherte Energie kann in Spitzenzeiten, wenn die Nachfrage steigt, wieder abgegeben werden. Dies trägt dazu bei, dass weniger Wärme erzeugt werden muss, was einen wesentlich effizienteren Betrieb des Fernwärmenetzes ermöglicht. Sie kann auch dazu beitragen, den Brennstoffverbrauch zu senken und die Treibhausgasemissionen zu minimieren.
Die thermische Energiespeicherung erleichtert auch die Einbindung erneuerbarer Energiequellen wie Biomasse, Wärme oder Sonnenenergie. Dies kann dazu beitragen, die Zuverlässigkeit und Nachhaltigkeit von Fernwärmesystemen zu verbessern. Darüber hinaus kann die thermische Speicherung eine größere betriebliche Flexibilität ermöglichen, so dass sich Fernwärmesysteme an veränderte Energiepreise, Anforderungen und Wetterbedingungen anpassen können.
Im Folgenden werden die Mechanismen der thermischen Energiespeicherung erläutert:
Sensible Wärmespeicherung
Mit dieser Methode können Ingenieure Wärme in einem flüssigen Medium wie Wasser speichern, das eine einfache Temperaturänderung ermöglicht, wenn Wärme aufgenommen oder abgegeben wird. Ein hervorragendes Beispiel für die sensible Wärmespeicherung ist ein Wassertank, in dem erhitztes Wasser zunächst gespeichert und später durch das Rohrnetz zirkuliert wird.
Latente Wärmespeicherung
Die Latentwärmespeicherung ist ein Mechanismus, bei dem Phasenwechselmaterialien verwendet werden, die während der Übergangsphasen, z. B. beim Erstarren oder Schmelzen, Wärme abgeben oder aufnehmen können. Mit dieser Speichermethode können große Mengen thermischer Energie bei minimalen Temperaturveränderungen gespeichert werden.
Thermochemische Speicherung
Dies ist eine fortschrittliche Methode zur Speicherung von Wärmeenergie durch reversible chemische Reaktionen. Wenn der Wärmebedarf steigt, kann die gespeicherte chemische Energie durch Umkehrung des Reaktionsprozesses freigesetzt werden.
Kombination von Begleitheizung und Wärmespeicherung: Allgemeine Auswirkungen
Die Kombination von Begleitheizung und Wärmespeicherung kann zu Synergieeffekten führen. Diese Vorteile können die thermische Leistung und Effizienz von Fernwärmesystemen weiter verbessern.
Begleitheizungen können sicherstellen, dass die Temperatur des Wärmeträgers während des Transports beibehalten wird, während thermische Energiespeicher überschüssige Wärme für eine spätere Nutzung speichern können. Zusammen können sie die Verschwendung minimieren und das Wärmemanagement optimieren, wodurch die Energiekosten gesenkt werden.
Darüber hinaus können diese Systeme dazu beitragen, externe Störungen wie Versorgungsengpässe oder extreme Wetterereignisse zu minimieren. Dies kann zu einer stabileren und zuverlässigeren Versorgung mit Wärme führen. Außerdem können die Betreiber die Fernwärmesysteme dynamisch an Echtzeitbedingungen wie Energiepreise und Nachfrageschwankungen anpassen.
Fazit
Begleitheizungen und Wärmespeicher sind moderne und transformative Technologien, die die Zuverlässigkeit und Effizienz von Fernwärmesystemen erheblich verbessern können. Sie können Wärmeverluste verhindern und das Gleichgewicht zwischen Wärmeangebot und -nachfrage herstellen, was die Optimierung der Ressourcen erleichtert. Letztendlich können sie dazu beitragen, die Widerstandsfähigkeit und Kosteneffizienz der Wärmeversorgung von Gemeinden zu verbessern.
