Als angehender Ingenieur bin ich immer auf der Suche nach innovativen Lösungen, die unseren Umgang mit nachhaltiger Energie verändern können. Kürzlich hatte ich die Gelegenheit, mit IQGeo unter Verwendung der Software Comsof Heat an einem Forschungsprojekt über die Machbarkeit von Fernwärmenetzen (DHN) für ländliche Gebiete in Schottland mitzuarbeiten.
Unsere Studie untersuchte speziell das Dorf Leverburgh auf der Isle of Harris, wo der Bedarf an nachhaltigen Energiealternativen aufgrund von Brennstoffarmut und der dringenden Notwendigkeit, die CO2-Emissionen zu reduzieren, besonders hoch ist. In diesem Artikel erzähle ich von den Erkenntnissen, die wir aus dieser spannenden Zusammenarbeit gewonnen haben, und untersuche die potenziellen Auswirkungen kleiner, von der Gemeinde betriebener nachhaltiger Energielösungen.
Leverburgh und der Bedarf an nachhaltiger Energie
Das Dorf Leverburgh liegt auf der Insel Harris auf den Äußeren Hebriden in Schottland. Die Insel Harris hat eine der höchsten Raten von Energiearmut im Vereinigten Königreich: 62 % der Haushalte sind von Energiearmut betroffen, davon 26 % von extremer Energiearmut. Daher benötigt die Gemeinde Leverburgh neue Lösungen, die dazu beitragen können, die Energiearmut zu verringern und gleichzeitig die CO2-Emissionen im Einklang mit den Klimaschutzgesetzen der schottischen Regierung Government zureduzieren. Das Dorf liegt in der Nähe zahlreicher Gewässer, und das Ziel des Projekts bestand darin, die Rentabilität einer Wasserquellen-Wärmepumpe (WSHP) zur Wärmeversorgung eines Fernwärmenetzes (DHN) zu ermitteln, um den Bedarf der Einwohner zu decken.
Das Potenzial von Fernwärmenetzen und Wasserquellen-Wärmepumpen
Fernwärmenetze (DHNs) haben in Schottland als Mittel zur Dekarbonisierung der Wärmeversorgung an Popularität gewonnen. Bei diesen Systemen wird die Wärmeerzeugung zentralisiert und über ein unterirdisches Rohrnetz an mehrere Gebäude verteilt. Wir nutzen das Fachwissen von Comsof Heat und deren fortschrittlichen DHN-Modellierungswerkzeugen haben wir die Machbarkeit der Implementierung eines solchen Systems in Leverburgh untersucht.
Wasserquellen-Wärmepumpen (WSHP) spielten eine entscheidende Rolle in unserer Forschung. Diese innovativen Geräte gewinnen Wärme aus Wasserquellen wie Flüssen, Seen und Kanälen, um eine nachhaltige und erneuerbare Wärmeversorgung zu gewährleisten. Schottland ist mit seinen reichhaltigen Wasserressourcen ein idealer Standort für den Einsatz von WSHP: Es gibt über 30.000 Seen, 125.000 km Flüsse und 220.000 km Kanäle im ganzen Land.
Comsof Heat - ein leistungsstarkes Modellierungsinstrument für einen Fernwärmeplan
Um die Machbarkeit eines Fernwärmenetzes in Leverburgh zu bewerten, haben wir uns an Comsof Heatdie fortschrittliche Software Lösung. Mit diesem leistungsstarken Tool konnten wir verschiedene Szenarien modellieren und simulieren, was eine schnelle Iteration und eine genaue Bewertung der verschiedenen Entwürfe ermöglichte. Es lieferte uns wertvolle Erkenntnisse über die benötigten Materialien, die optimale Strömungsgeschwindigkeit, die Druckverluste und die Auswirkungen der verschiedenen DHN-Typen auf die Machbarkeit des Systems.
Der erste Schritt in unserem Modellierungsprozess bestand darin, eine Karte von Leverburgh zu erstellen und die Gebäude auszuwählen, die an das Netz angeschlossen werden sollten. Anschließend haben wir die Gräben für die Rohrleitungen kartiert und den Verlauf des Netzes festgelegt. Wir sammelten Daten über den Wärmebedarf der Gebäude auf Jahres- und Spitzenbedarfsbasis und gaben diese Informationen in Comsof Heat ein, um unsere Simulationen durchzuführen.
Optimierung des Designs durch Simulation und Analyse verschiedener Wärmeszenarien
Nachdem die Wärmebedarfsdaten und der DHN-Pfad definiert waren, begannen wir mit einem iterativen Prozess zur Optimierung des Designs. Comsof Heat ermöglichte es uns, verschiedene Rohrdurchmesser zu untersuchen und die Auswirkungen auf die Strömungsgeschwindigkeit und die damit verbundenen Druckverluste zu bewerten. Unser Ziel war es, die effizienteste Konfiguration für das DHN zu finden und dabei auch das Potenzial für Ultra-Niedertemperatur-Fernwärmenetze (ULTDHNs) und unterschiedliche Leistungszahlen (COPs) von Wärmepumpen zu berücksichtigen.
Durch diese Simulationen lieferte uns Comsof Heat umfassende Daten über den Gesamtwärmebedarf und die Verluste. Diese Informationen waren für die Dimensionierung geeigneter Wasserwärmepumpen (WSHP) und thermischer Energiespeichersysteme (TES) entscheidend. Darüber hinaus nutzten wir diese Ergebnisse, um den Strombedarf des WSHP-Betriebs zu berechnen, die finanzielle Machbarkeit zu bewerten und die potenziellen CO2e-Einsparungen zu ermitteln, die durch die Implementierung des Fernwärmenetzes erzielt werden können.
Finanzielle Machbarkeit und Kosten-Nutzen-Analyse
Zusätzlich zu den Simulationsfunktionen bietet Comsof Heat wertvolle Finanzinstrumente, die es uns ermöglichten, die Investitionsausgaben (CAPEX), die Betriebsausgaben (OPEX) und die allgemeine finanzielle Machbarkeit des DHN-Systems abzuschätzen. Mit diesen Werkzeugen konnten wir eine detaillierte Kosten-Nutzen-Analyse durchführen, um die potenziellen Vorteile des Anschlusses von Wohnungen in Randgebieten an das Netz zu untersuchen und die optimalen Ausbauphasen für die Netzinstallation zu ermitteln.
Die Vielseitigkeit von Comsof Heat, von kleinen bis zu großen Projekten
Obwohl sich unser Projekt auf ein kleines Fernwärmenetz in Leverburgh konzentrierte, wurde deutlich, dass die Fähigkeiten und die Vielseitigkeit der Modellierung von Comsof Heat über unsere spezifische Fallstudie hinausgehen. Die Software ist auch auf größere Projekte anwendbar, was sie zu einem wertvolles Werkzeug für Ingenieure und Forscher.
Diese Flexibilität ist ein Beweis für das Engagement von IQGeo zur Förderung von Forschung und Innovation bei nachhaltigen Energielösungen. Durch den Zugang zu ihrem fortschrittlichen Modellierungspaket befähigen sie die nächste Generation von Ingenieuren, reale Herausforderungen zu bewältigen und positive Veränderungen in Gemeinden weltweit voranzutreiben.
Ingenieure befähigen, eine grünere Zukunft zu gestalten
Unsere Zusammenarbeit mit der Lösung Comsof Heat von IQGeo und die an der Universität Glasgow durchgeführten Forschungsarbeiten haben das immense Potenzial von kleinen Fernwärmenetzen für ländliche Gemeinden aufgezeigt. Indem wir die Leistung von Wasserwärmepumpen und die fortschrittlichen Möglichkeiten von Comsof Heat nutzten, zeigten wir, wie nachhaltige Energielösungen die Energiearmut lindern, die CO2-Emissionen reduzieren und positive Veränderungen in bedürftigen Gemeinden bewirken können.
Die in Leverburgh durchgeführten Forschungsarbeiten erinnern daran, welch großen Einfluss Ingenieure bei der Entwicklung und Umsetzung nachhaltiger Energielösungen haben können.
Ich bin dankbar für die Möglichkeit, mit IQGeo zusammenzuarbeiten und ihr Fernwärmemodellierungstool - Comsof Heat- zu nutzen. Ihr Engagement für Forschung und Innovation deckt sich mit meinen eigenen Bestrebungen, und ich bin zuversichtlich, dass ihr Fachwissen auch in Zukunft positive Veränderungen im Bereich der nachhaltigen Energie vorantreiben wird.
Die DESNZ hat eine Ausschreibung für die Zonierung von Wärmenetzen veröffentlicht und IQGeo kann jedes Beratungsunternehmen mit Comsof Heat unterstützen.
Der Ansatz mit Comsof Heat bietet erhebliche Vorteile bei der Entwicklung und Optimierung der ersten Zonierungsmöglichkeiten (IZOs). Die Verwendung von Comsof Heat ermöglicht es den Beratungsunternehmen, ein einheitliches Maß an Details, Genauigkeit und Qualität für alle IZOs zu liefern, was die DESNZ-Anforderung untermauert, eine standardisierte Methode zur Zonierung von Wärmenetzen zu implementieren. Die Verwendung eines automatisierten Routing-, Dimensionierungs- und Planungswerkzeugs ermöglicht eine integrierte Lösung, bei der das Geomodell, das technische Modell und das Finanzmodell eng miteinander verbunden und in eine GIS-Anwendung integriert sind. Dies ermöglicht eine konsistente und präzise Schätzung der erforderlichen Wärmekapazität und Verteilungsinfrastruktur und minimiert das Risiko von Über- oder Unterinvestitionen.
Kontakt Kurt Marlein um eine Partnerschaft mit IQGeo und die Nutzung von Comsof Heat für das UK Heat Network Zoning Projekt zu besprechen.
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