Publikation

SimPel – Entwicklung einer Methode zur Bestimmung von Jahresnutzungsgraden von Biomasse-Kleinfeuerungen

Das vorliegende Projekt SimPel hat zum Ziel, eine genaue, aber möglichst einfach anwendbare Methode zur Bestimmung von Jahresnutzungsgraden (JNG) von Biomasse-Kleinfeuerungen zu entwickeln. Der JNG ist in Ergänzung zum Wirkungsgrad ein wichtiger Indikator für die Qualität und Funktionalität eines Heizgerätes. Bisher wird in der gängigen Prüfnorm für die Zulassung von Biomasseheizgeräten nur der Wirkungsgrad bei stationärer Last (100% und 30%) gemessen. Dieser wiederspiegelt oftmals nicht die Situation im Praxisbetrieb mit einem dynamischen Lastprofil. Das vorliegende Projekt wurde in einer Kooperation mit dem österreichischen Partner Bioenergy2020+ durchgeführt. Der Kooperationspartner entwickelte dabei einen eigenen, grundsätzlich andersartigen Ansatz zur Bestimmung des JNG, der mit der am SPF entwickelten Methode verglichen wurde. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass es aufgrund der gesammelten Erkenntnisse möglich ist, mit vertretbarem Aufwand den JNG eines Pelletheizgerätes zuverlässig zu bestimmen. Beide Ansätze sind soweit entwickelt, dass diese direkt für die Bestimmung des JNG’s eingesetzt werden können. Beide Methoden verfügen über spezifische Vor- und Nachteile, dementsprechend ist eine zukünftige Kombination in ein einzelnes Instrument zu prüfen. Die SimPel-Methode erlaubt es insbesondere, den Jahresnutzungsgrad in Abhängigkeit verschiedener Systemrandbedingungen zu ermitteln. Im Rahmen zukünftiger Forschungsaktivitäten müssen beide Methoden noch breiter validiert werden, idealerweise mit Jahresnutzungsgradmessungen aus der Praxis. Die beiden JNG-Bestimmungsmethoden könnten einerseits bei der Prüfnorm EN-303-5 für die Zulassung von Pelletheizgeräten oder bei den Umsetzungsmassnahmen der EU-Ökodesign-Direktive für Festbrennstofffeuerungen zukünftig zur Anwendung kommen. Weiter eignet sich die SimPel-Methode auch für die Entwicklung und Optimierung von Heizgeräten für Hersteller, welche den Pelletkessel als integralen Bestandteil des Heizsystems verstehen.

 

 

Abstract

 

The goal of the project SimPel was to develop a precise method to determine the energy utilization ratio of a pellet fired boiler that is easy to apply. The energy utilization ratio is the ratio of the energy delivered to the energy fed. This is in contrast to the efficiency of the boiler which is the ratio of output and input in a stationary operation condition. The efficiency is measured according to EN 303-5 test standard for accreditation of devices at nominal load and part load. Since under real conditions usually there is rarely steady state operation at nominal/part load, it is important to have a method that is able to assess the boilers performance under realistic dynamic conditions.

 

The approach that is called SimPel is based on annual simulations with a simulation model. The parameters for the simulation model are obtained with the help of data of the test for accreditation of devices EN 303-5 plus additional measurements that show its transient behaviour. The additional measurements were in this case performed by a cooperation partner (Bioenergy2020+). The resulting energy utilization ratio was compared to the result that the cooperation partner obtained with a differ-ent approach based on an 8 hours lasting measurement with a dynamic load and in addition with the energy utilization ratio that was determined in field tests. It was found that the results of both approaches showed a good match with the data of field tests. To illustrate the possibilities of the SimPel approach, annual simulations were performed in which the pellet boiler was embedded in different heating systems. The SimPel method allows thus to deduce recommendations for the optimized use of biomass boilers giving answers to questions like when the integration of a buffer storage into the pellet heating system is advisable or how the part-load capability affects the overall system efficiency.

Autorenschaft:
L. Konersmann, R. Haberl, E. Frank, 2011
Herausgeber:
SPF Institut für Solartechnik, Rapperswil
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