Dynamisches Potenzial zur kurzfristigen Leistungsbereitstellung

Zuletzt aktualisiert am 28.01.2009

Das Tool oder die Methodik zur Berechnung des dynamischen Potenzial von Mikro-KWK-Anlagen und sonstigen dezentralen Einspeisern zur kurzfristigen Leistungsbereitstellung erlaubt unter anderem eine Bewertung der Möglichkeiten dieser Anlagen zur Bereitstellung von Sekundärregelleistung. Etwaige weitere Einsatzgebiete sind auch das Bilanzkreismanagement oder die Primärregelung.

Als Eingangsparameter für die Betrachtung dient die Nennleistung PN der Anlagen sowie die Größe des thermischen Speichers Qmax.  Des Weiteren werden folgende Datenreihen benötigt:

  • Pth,Plan: Verlauf der thermischen Leistung der KWK-Anlagen
  • PLast: Verlauf der thermischen Last der Versorgungsobjekte
  • QthPS: Verlauf der Pufferspeicherbeladung

Als zeitliches Potenzial Pot zum Zeitpunkt t wird die maximal mögliche Zeit Pot(t), die eine KWK-Anlage ab dem Zeitpunkt t noch mit Nennleistung laufen kann, bezeichnet. Das heißt, dass die Anlage zu einem bestimmten Zeitpunkt t während des gesamten Zeitraums Pot(t) auf Nennleistung betrieben werden kann, ohne dabei die Sicherheitskriterien wie maximal zulässige Vor- und Rücklauftemperatur zu verletzen, die zur Abschaltung der Anlage führen würde. Das entscheidende Kriterium dabei ist die thermische Beladung des Pufferspeichers (PS).

Für jeden Zeitpunkt t wird die Zeit berechnet, die die KWK-Anlage braucht, um die thermische Energie im PS bis zum Maximum anzuheben. Dafür wird für jeden Zeitschritt t das kleinste n gefunden, für das folgende Ungleichung erfüllt ist:

 

Beispiel für die Berechnung des dynamisches Potenzials

In diesem Beispiel wird schematisch der Verlauf der PS-Energie Qist und der Leistungen PLast (Heizwärmelast) und Pth (in diesem Fall PN) dargestellt. Zum Zeitpunkt t1 wird das dynamische Potenzial Pot(t1) ermittelt. Im Folgenden werden die verschiedenen Abschnitte der Graphik erläutert.

  • t1 bis t2: PLast ist größer als PN und es resultiert eine Entladung des Pufferspeichers (Qist wird kleiner).
  • t2 bis t3: Zum Zeitpunkt t = t2 erreicht der Pufferspeicher (PS) allerdings das Minimum und der Spitzenlastkessel übernimmt das Versorgungsdefizit.
  • t3 bis t4: Zum Zeitpunkt t3 sinkt die Last unter die KWK-Leistung und der PS lädt sich thermisch bis zum Zeitpunkt t4 auf. Aus Sicherheitsgründen muss die KWK-Anlage zu diesem Zeitpunkt außer Betrieb genommen werden.

Der Bereich zwischen t1 und t4 entspricht dem dynamischen Potenzial Pot(t1) zum Zeitpunkt t1.

Wird das Potenzial für einen bestimmten Zeitpunkt ermittelt und erfolgt ein Abruf zu diesem Zeitpunkt, so ändern sich die vor dem Abruf berechneten Potenziale für alle zukünftige Zeitpunkte. Das Potenzial muss nach jedem Abruf neu berechnet werden, da die Speicherbeladung und -entladung im Fall eines Abrufs anders als ohne Abruf verläuft.

 

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Tomás Mezger und  Dipl. Wi.-Ing. Serafin von Roon