Studie über die Implementierung eines Adsorptionsspeichers in das Fernwärmenetz Kirchdorf/Krems

Abstract

Diese Masterarbeit untersucht die Integration eines thermochemischen ZeolithWärmespeichers in das Fernwärmenetz von Kirchdorf an der Krems unter Berücksichtigung der Nutzung von Prozesswärme aus dem benachbarten Zementwerk. Eine umfassende Literaturrecherche zum aktuellen Stand der Technik von Adsorptionsspeichern ergab, dass diese Speicher im Vergleich zu herkömmlichen sensiblen Wärmespeichern theoretisch eine dreifach höhere Speicherkapazität bieten und Wärmeenergie über mehrere Monate verlustfrei speichern können. Die Herausforderung liegt jedoch in der Entladeleistung und der erforderlichen Wärmeübertragung, die durch zusätzliche Wärmezufuhr für die Erwärmung des trockenen Zeoliths gelöst werden muss. Zur Evaluierung der praktischen Anwendung wurde eine Simulation des Zeolithspeichers mit der Software Polysun durchgeführt. Dabei wurde das bestehende Fernwärmenetz von Kirchdorf und die Auswirkungen eines zusätzlichen Adsorptionsspeichers modelliert. Die Simulationsergebnisse zeigen eine signifikante Verbesserung der Effizienz des Fernwärmenetzes durch den Einsatz des Zeolithspeichers, was zu einer Reduktion des Gasverbrauchs um 12,9 GWh pro Jahr führt. Die Wirtschaftlichkeitsanalyse zeigt, dass trotz hoher initialer Investitionskosten von 62.475.000 EUR und jährlichen Wartungskosten von 250.000 EUR der Netto-Barwert (NPV) über die 40-jährige Betrachtungsperiode positiv ist und bei 59.206.087,81 € liegt. Die Amortisationszeit beträgt 33 Jahre, und der interne Zinssatz (IRR) liegt bei 3,27 %. Die Sensitivitätsanalysen verdeutlichen, dass die Wirtschaftlichkeit des Projekts stark von den Energiepreissteigerungen und dem Kalkulationszinssatz abhängt. Zusammengefasst bietet die Integration des Zeolithspeichers in das Fernwärmenetz von Kirchdorf an der Krems eine nachhaltige und wirtschaftlich rentable Lösung zur Speicherung und Nutzung von Abwärme, obwohl die initialen Kosten hoch sind und die Amortisationszeit lang ist.

Datum der Bewilligung	2024
Originalsprache	Deutsch (Österreich)
Betreuer/-in	Bernhard Zettl (Betreuer*in)