Document ID: /fineweb-2-swissfilter-quality_10-filterrobots/filtered/02312.jsonl.gz/9

Disclaimer: The explanation provided on this website (Hotmaps Wiki) are indicative and for research purposes only. No responsibility is taken for the accuracy of the provided information, explanations and figures or for using them for unintended purposes.
Data privacy: By clicking OK below, you accept that this website may use cookies.
not logged in | [Login]
Deze module berekent het debiet en de kosten van warmtetransmissie van mogelijke overtollige warmtebronnen buiten potentiële stadsverwarmingsgebieden naar het stadsverwarmingsgebied. De inputs zijn uurlijkse belastingsprofielen van de overtollige warmtestroom en de stadsverwarmingsvraag, de locatie van de overtollige warmtebron en het potentiële stadsverwarmingssysteem, investeringskosten in warmtewisselaars en transmissielijnen en drempelwaarden voor afstands- en transmissiekosten.
De rekenmodule "Overtollig warmtetransportpotentieel" zal de gebruiker helpen bij het identificeren van integratiepotentieel voor overtollige warmte in stadsverwarmingsnetwerken. De mogelijkheden zijn gebaseerd op het CM - Stadsverwarmingspotentieel . Deze CM identificeert gebieden met gunstige omstandigheden voor stadsverwarmingsnetwerken en laat zien hoeveel warmte mogelijk kan worden gedekt door industriële overtollige warmte in deze gebieden. Dit betekent echter niet dat er in deze regio al een stadsverwarmingsnet bestaat.
De volgende gegevens en methoden zijn gecombineerd voor de vorige taak.
Gegevens:
Verwarmingsbehoefte voor nabijgelegen gebieden met gunstige condities voor stadsverwarmingsnetten, die elk uur worden opgelost (uit het CM - Stadsverwarmingspotentieel ).
Gegevens over warmteoverschotten van industriële bedrijven in de omgeving, die ook elk uur worden opgelost (uit de dataset industriële database).
Aannames over kosten van warmtewisselaars, pompen en leidingen en warmteverliezen voor stadsverwarmingsleidingen.
Methode (vereenvoudigd):
Het doel van de methode is om een zo groot mogelijke overtollige warmtestroom met niet te veel en dus te lange leidingen weer te geven aan de mogelijke stadsverwarmingsgebruikers door netten met maximale debieten te genereren. Bijzonder inefficiënte transportlijnen (met lage warmtestromen en dus hoge specifieke warmtetransportkosten) worden echter niet meegenomen in het uiteindelijke netwerk. De drempel voor de economische efficiëntie van individuele transportlijnen kan door de gebruiker worden gespecificeerd (cf. transmissielijndrempel).
De basisachtergrond van de aanpak is als volgt: als er slechts enkele bronnen van overtollige warmte zijn, zou altijd rekening gehouden kunnen worden met één leiding per bron voor het transport van de warmte naar een nabij gelegen gebied met gunstige condities voor stadsverwarming. Als er echter meerdere overtollige warmtebronnen zijn die naar hetzelfde gebied moeten stromen, zou het zinvol zijn om de warmte op te vangen en naar het gebied te transporteren in een grotere gemeenschappelijke pijpleiding. De aanpak met één pijp per bron neigt ertoe de inspanning voor de pijpleidingen te overschatten.
Om het bovenstaande tegen te gaan, werd het probleem van pijplijnplanning benaderd door een netwerkstroomprobleem aan te nemen. Om het probleem op te lossen wordt een heuristische methode gebruikt, waarbij overtollige warmte kan worden gebundeld en getransporteerd naar de mogelijke gebruikers. Het concrete methodische ontwerp van de oplossing met de benadering van de boom met minimale overspanning wordt beschreven in het overeenkomstige methodische deel. Het in de vorige context bepaalde pijpleidingontwerp vertegenwoordigt daarom geen gedetailleerde planning of echte routebegeleiding, maar wordt alleen gebruikt voor de schatting van de kosten voor de verdeling van de overtollige hoeveelheden warmte in de nabijgelegen gebieden met gunstige voorwaarden voor stadsverwarmingsnetten. (zie CM - Potentieel stadsverwarming , trefwoord coherente gebieden). Deze kostenraming heeft dus betrekking op het gehele netwerk.
De resultaten moeten dan eerst als volgt worden geïnterpreteerd: als de geregistreerde overtollige warmtehoeveelheden samen naar de aangegeven nabijgelegen gebieden zouden worden getransporteerd, zouden de kosten voor warmtedistributie in de orde van grootte kunnen liggen zoals aangegeven door de tool (cf. Levelized cost van warmtetoevoer). In de regel zijn de waarden voor het gehele netwerk ook een goede startindicator voor individuele leidingen. Het doel van de resultaten is dan ook om een projectontwikkelaar of planner een orde van grootte te geven voor mogelijke distributiekosten.
Stadsverwarmingsgebieden (voorlopig direct geleverd door het stadsverwarmingspotentieel CM)
Industriële database (standaard geleverd door de toolbox)
Laadprofielen voor de industrie
Capaciteitsprofielen voor verwarming van woningen en warm tapwater
Min. warmtevraag per hectare
Min. warmtevraag in een DH-gebied
Levensduur van apparatuur in jaren
Genivelleerde kosten van warmte hebben betrekking op deze periode.
Disconteringsvoet in%
Rentetarief voor krediet vereist om het netwerk op te bouwen.
Kostenfactor
Factor om de netwerkkosten aan te passen in het geval de standaardwaarden de kosten niet nauwkeurig weergeven. Met deze factor worden de investeringen die nodig zijn voor het netwerk vermenigvuldigd. Standaardkosten zijn te vinden in de sectie Kostenberekening .
Operationele kosten in%
Operationele kosten van netwerk per jaar. In procenten van investeringen die nodig zijn voor het netwerk.
Drempelwaarde voor transmissielijnen in ct / kWh
De maximale genivelleerde warmtekosten van elke afzonderlijke transmissielijn. Deze parameter kan worden gebruikt om de genivelleerde warmtekosten voor het hele netwerk te regelen. Een lagere waarde staat gelijk aan lagere genivelleerde warmtekosten, maar ook een vermindering van het overtollige warmteverbruik en vice versa.
Tijdsresolutie
Stelt het interval in tussen de netwerkstroomberekeningen over het hele jaar. Kan een van deze waarden zijn: (uur, dag, week, maand, jaar)
Transmissielijnen
Shapefile met de voorgestelde transmissielijnen met hun temperatuur, jaarlijkse warmtestroom en kosten. Details zijn hier te vinden.
Totale overtollige warmte in het geselecteerde gebied in GWh
Totale overtollige warmte die beschikbaar is van industriële installaties in het geselecteerde gebied en de nabijheid.
Overtollige warmte aangesloten in GWh
Totale overtollige warmte die beschikbaar is van industriële installaties die zijn aangesloten op een netwerk.
Overtollige warmte gebruikt in GWh
Werkelijke overtollige warmte gebruikt voor DH.
Investeringen nodig voor het netwerk in €
Investering nodig om het netwerk op te bouwen.
Jaarlijkse kosten van het netwerk in € / jaar
Kosten veroorzaakt door de annuïteiten en operationele kosten van het netwerk per jaar.
Genivelleerde kosten van warmtevoorziening in ct / kWh
genivelleerde warmtekosten van het volledige netwerk.
DH-potentieel en overtollige warmte
Grafische weergave van DH-potentieel, totale overtollige warmte, aangesloten overtollige warmte en gebruikte overtollige warmte. Details zijn hier te vinden.
Overtollige warmte gebruikt en investering nodig
Grafische weergave van de jaarlijks geleverde overtollige warmte voor de investering die nodig is voor het netwerk. Details zijn hier te vinden.
Laadcurven
Grafische weergave van de maandelijkse warmtevraag en het overschot. Details zijn hier te vinden.
Laadcurven
Grafiek met de gemiddelde dagelijkse warmtevraag en het overschot. Details zijn hier te vinden.
Door op de transmissielijn te klikken, verschijnt er aanvullende informatie.
Deze grafiek vergelijkt het DH-potentieel, totale overtollige warmte, aangesloten overtollige warmte en gebruikte overtollige warmte.
Meer informatie over de jaarlijkse warmtevraag en het DH-potentieel vindt u hier . De overtollige warmte die de overtollige warmte en de gebruikte overtollige warmte verbindt, zijn hetzelfde als hun gelijknamige indicatoren in het gedeelte Invoer en uitvoer .
Deze grafiek toont de totale stroom door het netwerk gedurende het jaar. De onderste afbeelding geeft de gemiddelde dag weer.
De x-as vertegenwoordigt tijd en het vermogen van de y-as. De blauwe curven geven de warmtevraag van de DH-gebieden weer en de rode de overtollige beschikbare warmte. Het snijpunt van beide curven vertegenwoordigt de werkelijke totale warmtestroom. De bovenste afbeelding toont de stroom over het jaar en de onderste de stroom van de gemiddelde dag. Merk op dat moment besluit moet worden ingesteld op zijn minst "maand" voor de bovenste en "hour" voor de lagere grafische representatief zijn.
Het belangrijkste element van de overtollige warmtemodule is het gebruikte source-sink-model. Het bouwt een transmissienetwerk van minimale lengte en berekent het debiet voor elk uur van het jaar op basis van residentiële verwarmingsbelastingprofielen met NUTS 2-resolutie en industriële belastingprofielen met NUTS 0-resolutie. Op basis van gemiddelde piekstromen gedurende het jaar kunnen de kosten voor elke transmissielijn en warmtewisselaar aan bron- en putzijde worden berekend.
Op basis van de NUTS 0 ID en de industriële sector wordt aan elke bron een jaarlijks uurlijks opgelost belastingsprofiel toegekend.
Op basis van de berekeningsmodule van het stadsverwarmingspotentieel worden equidistant ingangspunten gecreëerd in de samenhangende gebieden. Afhankelijk van de NUTS 2 ID van de ingangspunten wordt een verbruiksprofiel toegewezen.
Binnen een vooraf ingestelde straal wordt gecontroleerd welke bronnen in het bereik van elkaar liggen, welke putten in het bereik van elkaar liggen en welke putten binnen bereik zijn voor bronnen. Dit kan worden weergegeven door een grafiek met bronnen en putten die de hoekpunten vormen en de hoekpunten in het bereik die zijn verbonden door een rand.
Een minimale opspannende boom wordt berekend met de afstand van de randen als gewichten. Dit resulteert in een grafiek die zijn connectiviteit behoudt met een minimale totale lengte aan randen. Merk op dat de toegangspunten van samenhangende gebieden gratis intern zijn verbonden, aangezien ze hun eigen distributienetwerk vormen.
Het maximale debiet van de bronnen naar de putten wordt voor elk uur van het jaar berekend.
De piekstroom van het jaar gemiddeld over 3 uur bepaalt de benodigde capaciteit voor de transmissielijnen en warmtewisselaars. De kosten van de transmissielijnen zijn afhankelijk van de lengte en capaciteit, terwijl de kosten van de warmtewisselaars alleen worden beïnvloed door de capaciteit. Aan de bronzijde wordt uitgegaan van een lucht-vloeistof-warmtewisselaar met geïntegreerde pomp voor de transmissieleiding en aan de zinkzijde een vloeistof-vloeistof-warmtewisselaar.
Aangezien de kosten en de stroom van elke transmissielijn bekend zijn, kunnen de lijnen met de hoogste kosten / stroomverhouding worden verwijderd en kan de stroom opnieuw worden berekend totdat de gewenste kosten per stroom zijn bereikt.
Voor de berekening van de afstand tussen twee punten wordt een kleine hoekbenadering van de loxodrome-lengte gebruikt. Hoewel er ook een nauwkeurige implementatie van de orthodrome-afstand is, heeft de verhoogde nauwkeurigheid geen echt voordeel vanwege de kleine afstanden die meestal lager zijn dan 20 km en de onzekerheid van de werkelijke lengte van de transmissielijn vanwege vele factoren, zoals topologie. Als twee punten binnen het bereik van de straal liggen, wordt het opgeslagen in een aangrenzende lijst. Het creëren van dergelijke aangrenzende lijsten wordt uitgevoerd tussen bronnen en bronnen, putten en putten, en bronnen en putten. De reden voor de scheiding ligt in de flexibiliteit om bepaalde temperatuurvereisten voor bronnen of putten toe te voegen.
Op basis van de igraph-bibliotheek wordt een NetworkGraph-klasse geïmplementeerd met alle functionaliteit die nodig is voor de rekenmodule. Hoewel igraph slecht gedocumenteerd is, biedt het veel betere prestaties dan pure python-modules zoals NetworkX en bredere platformondersteuning buiten Linux, in tegenstelling tot graph-tool. De NetworkGraph-klasse beschrijft slechts één netwerk aan de oppervlakte, maar bevat 3 verschillende grafieken. Ten eerste de grafiek die het netwerk beschrijft zoals het wordt gedefinieerd door de drie aangrenzende lijsten. Ten tweede de correspondentiegrafiek die putten van hetzelfde coherente gebied intern verbindt en als laatste de maximale stroomgrafiek die wordt gebruikt voor de berekening van de maximale stroom.
Bevat alleen de echte bronnen en putten als hoekpunten.
Elke gootsteen heeft een correspondentie-ID nodig, die aangeeft of deze intern is verbonden door een reeds bestaand netwerk, zoals in samenhangende gebieden. Gootstenen met dezelfde correspondentie-ID zijn verbonden met een nieuw hoekpunt met randen zonder gewichten. Dit is cruciaal voor de berekening van een minimale spanning tree en de reden waarom de correspondentiegrafiek ervoor wordt gebruikt. Deze functie is ook geïmplementeerd voor bronnen, maar wordt niet gebruikt.
Voorbeeld van een correspondentiegrafiek. De rode hoekpunten stellen bronnen voor en de blauwe zinkt. De drie putten aan de rechterkant zijn coherent verbonden door een extra grotere top
Omdat igraph niet meerdere bronnen ondersteunt en zakt in zijn maximale stroomfunctie, is een hulpgrafiek nodig. Het introduceert een oneindige bron- en zinkpunt. Elke echte bron is verbonden met de oneindige bron en elke echte gootsteen is door een rand verbonden met de oneindige gootsteen. Merk op dat als een gootsteen is verbonden met een corresponderende hoekpunt, dit hoekpunt zal worden verbonden in plaats van de gootsteen zelf.
Voorbeeld van een maximale stroomgrafiek.
Op basis van de correspondentiegrafiek wordt de minimum spanning tree berekend. De randen die de samenhangende putten verbinden, hebben altijd het gewicht 0, zodat ze altijd deel blijven uitmaken van de minimale opspannende boom.
Voorbeeld van een correspondentiegrafiek met de gewichten van elke rand en de minimale spanning tree.
De stroom door de randen die de echte bronnen of putten verbinden met de oneindige bron of put, wordt beperkt tot de werkelijke capaciteit van elke bron of put. Om numerieke redenen zijn de capaciteiten genormaliseerd zodat de grootste capaciteit 1 is. De stroom door de subset van randen in de correspondentiegrafiek is beperkt tot 1000, wat voor alle intense doeleinden een onbeperkte stroom zou moeten bieden. Vervolgens wordt de maximale stroom van de oneindige bron naar de oneindige put berekend en wordt de stroom opnieuw geschaald naar de oorspronkelijke grootte. Omdat coherente putten niet rechtstreeks zijn verbonden met het oneindige hoekpunt van de put, maar met het corresponderende hoekpunt, is de stroom erdoorheen beperkt tot de som van alle coherente putten.
Voorbeeld van een maximale stroomgrafiek en de capaciteiten van elke bron en put. De rechter grafiek toont de maximale doorstroming die door elke rand is toegestaan na de normalisatie. Merk op dat de maximale stroom die door de randen met het oneindigheidssymbool is toegestaan, in de implementatie eigenlijk is afgetopt tot 1000.
De implementatie van de igraph maximum flow-functie maakt gebruik van het push-herlabel-algoritme. Dit type algoritme is niet kostengevoelig en vindt mogelijk niet altijd de kortste manier om de stroom te leiden. Een kostengevoelig algoritme is niet beschikbaar in igraph en de prestaties zijn waarschijnlijk te laag om een stroom op uurbasis gedurende het hele jaar op te lossen. Maar vanwege de eerdere reductie tot een minimum opspannende boom zijn de gevallen waarin voor een niet-ideale oplossing wordt gekozen zeer beperkt en onwaarschijnlijk. Het push-herlabel-algoritme heeft ook de neiging om de stroom door zo min mogelijk randen te leiden. De igraph-implementatie lijkt deterministisch te zijn in de volgorde van toewijzing van de stroom als de grafieken op zijn minst automorfismen zijn, wat belangrijk is voor de stroomberekening op uurbasis, aangezien elke kunstmatig geïntroduceerde stroomoscillatie tussen randen ongewenst is.
De warmtebronnen zijn afkomstig uit de industriële database. Op basis van hun overtollige warmte, Nuts0 ID en industriële sector wordt voor elke site een capaciteitsprofiel gemaakt dat elk uur van het jaar dekt. Het op maat toevoegen van sites is gepland.
De koellichamen zijn gebaseerd op samenhangende gebieden met bekende warmtevraag. De samenhangende gebieden vormen een masker voor een raster waarop equidistante punten als toegangspunten worden geplaatst. Afhankelijk van de geselecteerde NUTS 2 ID wordt een verwarmingsprofiel voor woningen aan de gootstenen toegewezen. De aangepaste toevoeging van toegangspunten en putten is gepland.
De genoemde belastingsprofielen bestaan uit 8760 punten die de belasting voor elk uur van de 365 dagen vertegenwoordigen. Meer informatie over de belastingsprofielen vindt u hier.
Aangezien stadsverwarmingssystemen een grote warmtecapaciteit hebben, betekent een piek in de stroom niet dat de transmissielijnen die korte warmtespiegel ogenblikkelijk moeten leveren. Daarom worden de benodigde capaciteiten van de transmissielijnen en warmtewisselaars bepaald door de gemiddelde piekbelasting. In het bijzonder wordt de numpy-convolutiefunctie gebruikt om het gemiddelde van de stroom over de afgelopen drie uur te berekenen door middel van convolutie met een constante functie. Afhankelijk van deze waarde wordt een transmissielijn uit de volgende tabel gekozen.
Specifieke kosten van gebruikte transmissielijnen
| Vermogen in MW | Kosten in € / m | Temperatuur in ° C | | ------------- |: -------------: | -----: | | 0.2 | 195 | <150 | | 0,3 | 206 | <150 | | 0,6 | 220 | <150 | | 1.2 | 240 | <150 | | 1.9 | 261 | <150 | | 3.6 | 288 | <150 | | 6.1 | 323 | <150 | | 9,8 | 357 | <150 | | 20 | 426 | <150 | | 45 | 564 | <150 | | 75 | 701 | <150 | | 125 | 839 | <150 | | 190 | 976 | <150 | | > 190 | 976 | <150 |
De kosten van de warmtewisselaar aan de bronzijde waarmee als lucht / vloeistof wordt aangenomen
C HSource (en-P) = P piek * 15.000 € / MW.
De kosten van de vloeistof naar vloeistof warmtewisselaar aan de gootsteenzijde worden bepaald met
C HSink (en-P) = P piek * 265.000 € / MW indien P piek <1 MW of
C HSink (en-P) = P piek * 100.000 € / MW anders.
Met een stroomkostendrempel voor transmissielijnen kunnen ze worden verwijderd als deze wordt overschreden om de stroom / kostenverhouding te verbeteren. Na het verwijderen van randen moet de stroming opnieuw worden berekend aangezien de continuïteit van de stroming in de grafiek niet meer gegarandeerd is. De kosten-stroomverhouding zou nu ook voor andere randen kunnen toenemen, dus dit proces wordt herhaald totdat de som van alle stromen niet meer verandert.
Eerst worden de warmtebronnen en putten belast met hun belastingsprofielen. Vervolgens wordt het zoeken met een vaste straal uitgevoerd en wordt het netwerk geïnitialiseerd. Daarna wordt het netwerk teruggebracht tot de minimale spanning tree en wordt de maximale stroom voor elk uur van het jaar berekend. Op basis van het debiet worden de kosten voor elke warmtewisselaar, pomp en transmissielijn berekend. Als een drempelwaarde voor de kosten-stroomverhouding is gedefinieerd, wordt de procedure voor het verwijderen van transmissielijnen uitgevoerd. Uiteindelijk worden de totale kosten en totale stroom van het netwerk en de lay-out van het netwerk geretourneerd.
Hier krijg je de allernieuwste ontwikkeling voor deze rekenmodule.
Het huidige CM - EXCESS HEAT TRANSPORT POTENTIAL is bedoeld om de gebruiker te helpen bij het identificeren van integratiepotentieel voor overtollige warmte in stadsverwarmingsnetwerken. Hoewel er talrijke analysefuncties worden gegeven om de gebruiker niet te beperken, moet er uitdrukkelijk op worden gewezen dat dit geen gedetailleerde technische planning is. De mogelijkheden zijn gebaseerd op het CM - Stadsverwarmingspotentieel . Deze CM identificeert gebieden met gunstige voorwaarden voor stadsverwarmingsnetten. Het laat dus zien hoeveel warmte in deze gebieden kan worden gedekt door industriële overtollige warmte. Dit betekent echter niet dat er in deze regio al een stadsverwarmingsnet bestaat. Een toepassingsgericht gebruik van de tool voor behandelaars zou er dan ook als volgt uit kunnen zien:
Voeg eventueel uw eigen gegevens over overtollige warmte toe en voorzie bedrijven in de regio van de add industry plant CM.
Schakel 'Overtollige warmte van industriële sites' in
Voer het CM uit - POTENTIEEL EXCESSE WARMTETRANSPORT.
De waarde
Deze grafiek laat zien hoeveel warmte kan worden afgedekt door overtollige warmte in het onderzochte gebied.
Deze grafiek toont de specifieke warmteproductiekosten voor het hele netwerk. Let op: de weergegeven kosten zijn geschat op basis van een vereenvoudigde benadering. Deze kosten zijn niet van toepassing op individuele leidingen. De weergegeven kosten kunnen echter worden gebruikt als een vereenvoudigde uitgangspositie als transportkosten voor de integratie van overtollige warmte in een mogelijk nabij gelegen stadsverwarmingsnet.
Uit het bovenstaande zou de volgende werkhiërarchie kunnen worden gebruikt:
Ga na of er een stadsverwarmingsnet bestaat of gepland is in de betreffende regio.
De weergegeven leidingen bevatten stromen. Daar kunt u zien hoeveel overtollige warmte wordt getransporteerd van de respectievelijke bronnen. De getroffen bedrijven konden nu worden gecontacteerd. Waarschijnlijk eerst de bedrijven met grote hoeveelheden.
Controleer DH Potentieel CM om ingangen aan te passen zodat een DH-gebied wordt gecreëerd.
Controleer de laag "industrieterreinen" in de gebruikersselectie.
Controleer waarschuwing .
Selecteer een groter gebied, waarin u minimaal één industrieterrein vindt op basis van de standaard industriële dataset die beschikbaar is in de Hotmaps toolbox.
Verhoog de drempel van de transmissielijn
Controleer het land en de subsector van geüploade industriële sites.
CM heeft geen toegang tot residentiële verwarmingsprofielgegevens die in dit gebied moeten worden uitgevoerd.
Monsterrun in PL22 met standaardparameters. Het wordt aanbevolen om plaatsen met overtollige warmte in het tabblad Lagen in te schakelen.Monsterrun in PL22. De roze vlakken staan voor de stadsverwarming. De sinaasappel omcirkelt de warmtebron en de sinaasappel bekleedt de transmissielijnen van het netwerk.
Ali Aydemir en David Schilling, in Hotmaps Wiki, CM Overtollig warmtetransportpotentieel (september 2020)
Deze pagina is geschreven door Ali Aydemir en David Schilling ( Fraunhofer ISI ).
☑ Deze pagina is beoordeeld door Tobias Fleiter ( Fraunhofer ISI ).
Copyright © 2016-2020: Ali Aydemir en David Schilling
Creative Commons Attribution 4.0 Internationale licentie
Dit werk is gelicentieerd onder een Creative Commons CC BY 4.0 internationale licentie.
SPDX-licentie-ID: CC-BY-4.0
Licentie-tekst: https://spdx.org/licenses/CC-BY-4.0.html
This page was automatically translated. View in another language:
English (original) Bulgarian* Czech* Danish* German* Greek* Spanish* Estonian* Finnish* French* Irish* Croatian* Hungarian* Italian* Lithuanian* Latvian* Maltese* Polish* Portuguese (Portugal, Brazil)* Romanian* Slovak* Slovenian* Swedish*
* machine translated
Last edited by web, 2020-09-30 11:29:36