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Exergy Analysis of the Prevailing Residential Heating System and Derivation of Future CO2-Reduction Potential

Schwab, Julian und Bernecker, Markus und Fischer, Saskia und Seyed Sadjjadi, Bijan und Kober, Martin und Rinderknecht, Frank und Siefkes, Tjark (2022) Exergy Analysis of the Prevailing Residential Heating System and Derivation of Future CO2-Reduction Potential. Energies, 15 (3502), Seiten 1-13. Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/en15103502. ISSN 1996-1073.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: https://www.mdpi.com/1996-1073/15/10/3502

Kurzfassung

The residential heating sector accounts for a large share of the worldwide annual primary energy consumption. In order to reduce CO2-emissions, it is therefore particularly important to analyse this sector for potential efficiency improvements. In Europe, natural gas boilers are the most widely used heating technology since they are cost-effective and can be installed in any type of building. The energy efficiency of these boilers is already high. However, in their internal process, heat is generated at a high temperature level which is only used for space heating and therefore a high amount of exergy remains unused. This research aims to develop the potential of using the exergy to further improve the efficiency of the systems. A novel combination of methods is applied to analyse the thermodynamic behaviour of gas-fired boilers in detail and over the cycle of a year. The analysis is performed in two steps: In the first step a system is examined in stationary operating points. This is carried out through an experimental setup and a three-dimensional numerical simulation. In the second step, the obtained data is applied to a transient annual building simulation. The results show the temporal distribution and total amount of the annual exergy loss for a common residential building. The exergy loss accumulates to 16,271 kWh per year, which shows the high potential to partially convert the exergy to electrical energy and significantly reduce the external electricity demand and CO2-emissions of the building. Based on this, new technologies such as Thermoelectric Generators can be developed, which can enable this potential.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/186421/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Exergy Analysis of the Prevailing Residential Heating System and Derivation of Future CO2-Reduction Potential
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Schwab, JulianJulian.Schwab (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2606-2878NICHT SPEZIFIZIERT
Bernecker, MarkusDLR-FKhttps://orcid.org/0000-0001-9857-5387NICHT SPEZIFIZIERT
Fischer, SaskiaDLR-FKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Seyed Sadjjadi, BijanDLR-FKhttps://orcid.org/0000-0001-7528-3656NICHT SPEZIFIZIERT
Kober, MartinMartin.Kober (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6988-5159NICHT SPEZIFIZIERT
Rinderknecht, FrankFrank.Rinderknecht (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0009-9452-1715NICHT SPEZIFIZIERT
Siefkes, TjarkTjark.Siefkes (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:10 Mai 2022
Erschienen in:Energies
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:15
DOI:10.3390/en15103502
Seitenbereich:Seiten 1-13
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
Name der Reihe:Exergy Analysis and Its Applications
ISSN:1996-1073
Status:veröffentlicht
Stichwörter:exergy; residential; building; heating; boiler; thermoelectric; generator; emission; reduction; cogeneration
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HGF - Programm:Verkehr
HGF - Programmthema:Straßenverkehr
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DLR - Forschungsgebiet:V ST Straßenverkehr
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):V - NGC Antriebssystem und Energiemanagement (alt), V - FFAE - Fahrzeugkonzepte, Fahrzeugstruktur, Antriebsstrang und Energiemanagement
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Fahrzeugkonzepte
Institut für Fahrzeugkonzepte > Alternative Energiewandler
Hinterlegt von: Schwab, Julian
Hinterlegt am:06 Jul 2022 09:40
Letzte Änderung:29 Mär 2023 00:02

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