Performancetests

Ziel ist es, die multivalente Anlage in ihrem Betriebsverhalten zu bestimmen und zu bewerten. Mit diesen Verfahren konnen auch verschiedene Regelungsvarianten verglichen und energe – tisch bewertet werden.

Als Beispiel soll ein Aufheizversuch mit modellgestutzter Auswertung fur thermische Solaran – lagen zur Warmwasserbereitung oder mit Pufferspeicher betrachtet werden.

Die Einstrahlung und die Speichertemperaturen werden zur Zeit der grofiten Leistung im zeit – lichen Abstand von in etwa einer Stunde gemessen. Daraus wird die thermische Leistung der Anlage bilanziert und mit der Voraussage eines Simulationsprogramms verglichen.

Dieses wird nach der Inbetriebnahme der Anlage an einem Referenzversuch kalibriert. Voraussetzung sind wolkenfreie Tage mit genugender Einstrahlung.

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Bild 6-4 Simulation des Aufheizverhaltens eines Solarspeichers zur Brauchwassererwarmung

In Bild 6-4 sind alle wesentlichen Zustandsgrofien eines bivalenten Solarsystems zur Brauch­wassererwarmung dargestellt. Die Verlaufe wurden mit einem Simulationsprogramm berech – net. Wichtig ist die durch den Pfeil markierte untere Kurve. Diese beschreibt den energetischen Inhalt des Speichers, der im Betrieb uber Temperaturmessungen bestimmt werden kann. Durch Vergleich von Simulation und Messdaten lassen sich Einbufien in der Leistung ermitteln. Aus den Messdaten lasst sich die Veranderung des Warmeinhalts des Speichers naherungsweise bestimmen. An wolkenfreien Tagen kann das Verfahren auch ohne Strahlungsmessung durch – gefuhrt werden. Damit konnen Leistungsverschlechterungen im 10 %- Bereich sicher erkannt werden. Liegt eine Strahlungsmessung vor, konnen die Messdaten als Eingangsgrofien fur die Simulation dienen.

Bild 6-5 zeigt eine Sensitivitatsanalyse. Dabei wurden bestimmte Fehlersituationen in der Anlage simuliert und die prozentuale Abnahme der solar gewonnenen Warmemengen be- stimmt. Zum Vergleich wurde immer eine Abnahme der solar gewonnenen Warmemenge um 20 % zugrunde gelegt.

Optisch. WG linearer Verlustkoeffizient Flache Solarkollektor Volumenstrom Warmedurchg. SpeicherWT

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Bild 6-5 Einfluss unterschiedlicher Fehlerparameter der Anlage, Warmeleistungsabfall 20 %

Fehlermechanismen entsprechend Bild 6-5 von links nach rechts:

1. Verschmutzung der Oberflache des Solarkollektors: Wird im Modell beschrieben durch eine Verkleinerung des optischen Wirkungsgrades

2. Zunahme der linearen Warmeverluste des Kollektors durch Verschlechterung der War – medammung

3. Ausfall einer Teilflache des Solarkollektors

4. Verminderung des Warmekapazitatsstroms des Solarfluids durch Gaseinschlusse und Leckagen

5. Verschlechterung des Warmedurchgangs des Speicherwarmetauschers.

Fur den letzten Fehlermechanismus wurden an einer grofien Solaranlage zur Nahwarmeversor – gung Messungen durchgefuhrt, mit deren Hilfe entsprechend Bild 6-6 der Modellparameter fur den Warmedurchgang des Speicherwarmetauschers (k. A: k-Wert • Flache)bestimmt wurde. Es handelt sich um eine Bestimmung von Modellparametern durch Identifikation, also durch Vergleich der gemessenen Werte mit den berechneten und durch Abgleich mit dem Modellpa­rameter. Die Veranderung dieses Modellparameters uber einen Zeitraum von vier Jahren er – laubt Aussagen zur Verschlechterung der Performance. Das Warmeubertragungsvermogen eines Speicherwarmetauschers vermindert sich durch Ablagerungen, die zu einer Verschlech – terung der Warmedurchgangszahl fuhren (sog. Fouling des Warmetauschers). Die Verschlech –

terung des Warmeubertragungsvermogens des Speicherwarmetauschers fuhrt zu einem An – stieg der logarithmischen Temperaturdifferenz und in der Folge zu einem Anstieg der Kollek – tortemperaturen und damit zu einer Verschlechterung des Wirkungsgrads.

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Literatur

[6-4] Quaschning, Volker: Regenerative Energiesysteme. Technologie – Berechnung – Si­mulation. 5. aktualisierte Auflage, ISBN 3-446-40973-4, Carl Hanser Verlag Munchen, 2007

Updated: August 21, 2015 — 9:28 pm