Neues aus den Fachbereichen Heizung, Lüftung, Klima, Sanitär, Energie, Umwelt, Wissenschaft.

Wir informieren Sie über interessante Neuigkeiten, Pilotprojekte etc. Ältere Beiträge finden Sie im Archiv.

Themenüberblick

25. ?

24. Grüner Strom aus Dampf mit geringem Überdruck

23. Energieautarkes und bezahlbares Sonnenhaus

22. Parabolrinnen-Kraftwerke zur Stromerzeugung

21. Hocheffiziente Server-Kühlung durch Kombination von BHKW und

     Zeolith-Adsorptionskältemaschine

Themenüberblick

20. "Schwarmstrom"-Konzept - Dezentrale Kraft-Wärme-Kopplung mit

      "Volks-BHKW" von "Lichtblick" und VW

19. Langzeit-Energiespeicher (Eisspeicher) versorgt Gas-Absorptions-

     Wärmepumpe im Winter mit Wärme und kühlt im Sommer mit Eis

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 Neu! 24. Grüner Strom aus Dampf mit geringem Überdruck

Bericht 21.1.12

Green Power Container (GPC)

Mit dem von der Enva Systems GmbH entwickelten System ist es nun auch möglich, Niederdruckdampf (Rest-, Überschussdampf etc.) mit geringen Überdruck von wenigen Millibar noch wirtschaftlich in grünen Strom umzuwandeln (Patent).

Der Vertrieb erfolgt durch die Umwelttechnik Brandenburg GmbH (UTB).

Funktion

Der normale Prozessverlauf der Drucklufterzeugung mittels eines von einem E-Motor angetriebenen Drehkolbengebläses wird einfach umgedreht:

Dampf mit einem Restdruck ab ca. 300 bis 400 mbar wird durch das Drehkolbengebläse (Turbine) als Antriebsenergie für einen Generator verwendet, der den Strom erzeugt.

(Dampf wird also erst in mechanische und dann in elektrische Energie umgewandelt)

Die gesamte Technik mit Verrohrung und Regelung wird komplett in einem Container untergebracht und geliefert, der ohne Fundament sofort aufgestellt werden kann.

Leistung

Je nach Größe des Green Power Containers (10 kW, 30 kW) und Dampfmenge können zwischen 55 und 150 kWh Strom produziert werden.

Wasserdampfparameter

Es ist Wasserdampf mit einem Druck zwischen 0,5 und 5 Bar erforderlich.

Anwendung

> Papierindustrie
> Stahlwerke
> Chemie- und Pharmaindustrie
> Lebensmittelindustrie
> Raffinerien
> Biomasse(heiz)kraftwerke etc.

Beispiel (Pilotprojekt Stadtwerke Lünen/Westfalen)

Hinter einen Dampfdruckmotor, der Restdampf mit höheren Druck verwendet, wurde ein GPC mit 10 kW Leistung gesetzt, der dann den übrigen Restdampf mit geringeren Druck in ca. 3 bis 4 kWh Strom umwandelt.

Quellen: www.utb-umwelttechnik.com: VDI Nachrichten, 25.3.11, Autor: Ariane Rüdiger;

23. Energieautarkes und bezahlbares Sonnenhaus

Bericht 1.12.11

Das Sonnenhaus wurde zwischen Nov. 2010 bis Mai 2011 von der Fa. Helma Eigenheimbau AG im Musterhauspark Lehrte/NS errichtet.

Die Wärme- und Stromversorgung basiert nur auf Sonnenenergie und Holz. Ein Netzanschluss ist nicht vorhanden.

Gesamtkosten 363.000 €

Funktion

Die Wärme der thermischen Solaranlage wird in einem zentralen Langzeit-Wärmespeicher gespeichert.

65% des Jahreswärmebedarfs werden über die thermische Solaranlage gedeckt, der Rest über einen Kaminofen für Stückholz mit Wassertasche (90% der Holz-Wärme fliest in den Puffer).

Die Eigenversorgung mit Strom übernimmt eine PV-Anlage mit Stromspeicher (Blei-Akkus)

Technische Daten EFH

Haus

Beheizte Wohnfläche 162 m², FB- und Wandheizung

42 cm monolithisches Mauerwerk U=0,18 W/m²K

Wärmebedarf 12.000 kWh/a

Strombedarf 2.000 kWh/a

Primärenergiebedarf 1.500 kWh/a (9 kWh/m²a)

Speicher

Langzeitwärmespeicher 9,3 m³ Wasser

Stromspeicher Bleiakkus mit einer Kapazität von 48 kWh im Freien

Zusatzheizquelle

Kaminofen 25 kW mit Wassertasche

Solaranlagen (dachintegriert, 45° Neigung, Süd)

Thermische Solaranlage mit 46 m² Kollektorfläche, 65% Deckung

PV-Anlage mit 58 m² Modulfläche

Steuer- und Messtechnik

Quelle: VDI Nachrichten, Lehrte 20.5.11; Autor: A. Weingärtner

22. Solarthermische Kraftwerke zur Stromerzeugung - Parabolrinnen-Kraftwerk

Bericht 19.2.11

Technische Beschreibung

Die rinnenförmigen Spiegel des Solarfeldes konzentrieren die einfallenden Sonnenstrahlen ca. 80-fach auf ein Absorberrohr (Receiver) in der Brennlinie des Kollektors.

Jeder Kollektor besteht aus Parabolspiegel (=Reflektor), Trägerkonstruktion, Solarfeldverrohrung und Absorberrohr.

Bei hohen Windgeschwindigkeiten (z. B. > 20 m/s bzw.70 km/h) können auch Teile der Kollektoren in eine windgeschützte Schlafstellung gefahren werden.

Im Absorberrohr zirkuliert eine Wärmeträgerflüssigkeit HTF (Heat-Transfer-Fluid) im geschlossenen Kreislauf und wird auf ca. 400 °C erhitzt und in den Wärmetauscher des Kraftwerksblocks (Dampferzeuger) gepumpt.

Auf diese Weise wird Wasserdampf erzeugt, der wie bei konventionellen Kraftwerken eine Dampfturbine mit Stromgenerator antreibt.

Falls ein thermische Wärmespeicher (2 Tanks, kalter und warmer) mit flüssigem Salzgemisch installiert wird und das Solarfeld entsprechend überdimensioniert ist, kann auch nachts oder bei Bewölkung, je nach Jahreszeit mehr oder weniger Strom produziert werden.

Ein Teil der erzeugten Wärme wird immer an einen Wärmespeicher abgegeben, der andere an den Dampfkreislauf.

In sonnenreichen Gebieten (z. B. Südspanien) ist ein Gesamtanlagenwirkungsgrad im Jahresmittel von ca. 15 % (Spitze ca. 28 %) zu erreichen.

Dampfturbine

z. B. zweihäusiger Turbosatz: schnell laufendes Hochdruckteil mit direkt gekuppelten Niederdruckteil mit axialer Abströmung des Dampfes in den direkt folgenden Kondensator mit Zwischenüberhitzung.

Absorberrohr

besteht z. B. bei Schott Solar aus  mehrfach selektiv beschichteten Edelstahlrohr mit einem Absorptionsgrad von 95 % (emittiert bei 400 °C  maximal 14 % Wärmestrahlung).

Das Edelstahlrohr wird von einem vakuumisolierten konzentrischen Hüllrohr aus Borosilikatglas mit Antireflexbeschichtung (durchlässig für > 96 % Strahlung) umgeben.

Parabolspiegel

Die Spiegel werden in d. R. über einen hydraulischen Antrieb und Sensoren dem Ost-West-Tagesverlauf der Sonne einachsig exakt nachgeführt und reflektieren die Sonnenstrahlung ca. 80-fach auf das Absorberrohr.

Material: z. B. aus 4 mm dickem, silberbeschichteten, gebogenen Weisglas

Druckloser thermischer Wärmespeicher mit Flüssigsalzgemisch

besteht aus zwei Tanks. Beim Umpumpen  vom heißen in den kalten Tank nimmt das Flüssigsalzgemisch (Ausgangstemperatur z. B. 290 °C) zusätzliche Wärme auf und wird dadurch auf ca. 390 °C erhitzt.

Ein voller Speicher kann bei entsprechender Größe die Turbine über 8 h mit Dampf versorgen.

Quelle: Emissionsprospekt ibersol, 2010; www.solarmillennium.de

22.1. Beispielprojekt Parabolrinnen-Kraftwerk Ibersol in Südspanien

Bisher bzgl. Kollektorfläche größte weltweit schon gebaute Parabolrinnen-Kraftwerke:

Andasol 1 (2008) und Andasol 2 (2009), Andasol 3 wird im Sommer 2011 in Betrieb genommen (Provinz Andalusien).

Planung Solar Millennium AG.

Rahmenbedingungen in Spanien

Gesetzlich garantierte Einspeisevergütung für 25 Jahre

(danach Reduzierung auf 80 % der im 25. Jahr geltenden Vergütung)

Variante 1 (fester Tarif)

Einspeisevergütung 0,284983 €/kWh

Variante 2 (Marktoption Kassamarkt)

Marktpreis für den Stundenstrompreis betrug in den Jahren 2001-2010 bis zu max. 0,15841 €/kWh,

+ zusätzliche staatlich garantierte Prämie 0,268717 €/kWh

-> Gesamtvergütung auf max. 0,363903 €/kWh beschränkt

bei gleichzeitiger minimaler Garantie von 0,268757 €/kWh

Wasserverbrauch

ca. 900.000 m³/a im Wesentlichen für die Kühlung des Dampfkreislaufes (Verdampfung des Wassers in den Kühltürmen).

(entspricht ca. dem Bedarf beim Anbau von Kulturpflanzen auf der Kraftwerksfläche)

Kollektoren

bestehen jeweils aus 12 Kollektoreinheiten je B x L = 5,78 x 12 m.

Jede Kollektoreinheit besteht aus 28 Parabolspiegeln und 3 Absorberrohren.

Insgesamt werden 7.296 Kollektoreinheiten benötigt.

Wirkungsgrade

- Solarfeld: Jahresmittel ca. 50%, Spitze ca. 70%

- Turbinenkreislauf: Jahresmittel ca. 30%, Spitze ca. 40%

- Gesamtanlage: Jahresmittel ca. 15%, Spitze ca. 28%

Kosten

- Gesamtinvestitionskosten ca. 370 Mio. €

- Betrieb und Wartung ca. 0,04 - 0,06 €/kWh

Quelle: Emissionsprospekt ibersol, 2010

21. Hocheffiziente Server-Kühlung durch Kombination von BHKW und Zeolith-Adsorptionskältemaschine

Bericht 16.10.10

Kälteerzeugung mit Kompressions-Kältemaschinen ist durch hohen Stromverbrauch, besonders auch für die Kühlung von Server-Räumen, sehr teuer.

Wesentlich günstigere Ergebnisse sind mit Adsorptions-Kältemaschinen zu erreichen.

Eine interessante Lösung zur hocheffizienten Kühlung und gleichzeitigen Stromerzeugung durch eine Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung bietet die Berliner InvenSor GmbH an:

Adsorptions-Kältemaschinen mit Zeolith-Adsorber

Durch den Zeolith-Adsorber sind bei der Baureihe "LTC" niedrige Antriebstemperaturen (ab ca. 50 °C, ab 65 °C fast 100 % Leistung) und hohe Rückkühltemperaturen möglich.

Somit kann sowohl Solarwärme als auch Abwärme von industriellen Prozessen, Fernwärme und BHKWs zur Kälteerzeugung oberhalb ca. 8 °C genutzt werden.

Die Baureihe "HTC" ist speziell für hohe Außentemperaturen > 35 °C mit Antriebstemperaturen von ca. > 80 °C und Kühltemperaturen von ca. 4 °C (auch für Kühlräume geeignet.)

Auf wartungsintensive Nasskühltürme kann somit verzichtet werden.

Die Adsorptions-Kühlanlagen werden in einem Leistungsbereich von 5 bis 100 kW Kühlleistung angeboten (Eignung auch für Gebäude mit geringem Kühlbedarf).

Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung für Serverkühlung

Durch die Kopplung von Adsorptions-Kältemaschine und BHKW kann gleichzeitig:

- Strom für den Server

- Kälte (Schrank- oder Doppelboden- oder offene Raumkühlung)

sowie auch doppelte Ausfallsicherheit der Stromversorgung für den Serverraum produziert werden.

Die Wärme des BHKWs dient als Antriebsenergie für die Adsorptions-Kältemaschine.

Damit steigt gleichzeitig der BHKW-Wirkungsgrad von 30 auf > 90 %.

Wirtschaftlichkeit

- 10 Jahre Stromvergütung (BHKW) mit 5,11 Ct/kWh

- Wegfall der Stromkosten und der Stromsteuer (2,05 Ct/kWh)

- Amortisation nach ca. 3 Jahren

Quelle: IKZ FACHPLANER Oktober/2010; www.invensor.com

20. "Schwarmstrom"-Konzept - Dezentrale Kraft-Wärme-Kopplung mit "Volks-BHKW" von "Lichtblick" und VW

Bericht 25.10.09

Mit zunächst 100.000 eigenen ferngesteuerten Mini-BHKWs als "Zuhause"-Kraftwerk will der Hamburger Ökostromanbieter Lichtblick AG (www.lichtblick.de) bis 2020 den Energiemarkt aufmischen.

Die Gasmotoren liefert die Volkswagen AG als Partner.

Da schnell regelbare Kraftwerkskapazitäten nicht ausreichend vorhanden sind, ist Spitzenlast-Strom sehr teuer.

(Regellasten=schnell zuschaltbare Stromerzeuger für das Abfahren von Verbraucherspitzen.

Konventionelle Großkraftwerke sind hierfür konstruktiv nicht geeignet, sodass diese Kapazitäten von Stromanbietern, die keine eigenen Kraftwerke betreiben (wie Lichtblick), teuer hinzu gekauft werden müssen.

BHKW-Leistung und Preis

Das Mini-BHKW (elektrische Leistung 20 kW, thermische Leistung ca. 34 kW) , welches inkl. mit einem 5.000 l-Pufferspeicher beim Kunden aufgestellt wird, soll dem Kunden nur ca. 5.000 € Investitionsbeteiligung kosten.

Das "Schwarmstrom"-Konzept der Lichtblick AG

Bei z. B. 100.000 Geräten verfügt Lichtblick somit über einen Kraftwerkspark mit einer schnell zuschaltbaren Leistung von 2.000 MW.

Lichtblick steuert das Kraftwerk im Keller des Kunden fern und schaltet es somit ein, wann immer Spitzenlasten im Netz benötigt werden.

Der Kunde wird aber nur mit Wärme aus dem 5.000 l-Pufferspeicher versorgt. Der Puffer wird in weniger als 7 h durchgeladen.

(d. h., ein EFH mit 140 m² kann bei 3°C Außentemperatur ca. 1,5 Tage aus dem Puffer beheizt werden)

Trotz Kraftwerk im eigenen Keller wird ein Stromanbieter benötigt, da der Strom ausnahmslos von Lichtblick in das öffentliche Netz eingespeist und verkauft wird.

Kundenvergütung für den Zeitraum von 10 Jahren

Je eingespeiste kWh erhält der Kunde von Lichtblick 5 € Miete/kWh für den zur Verfügung gestellten Platz

und eine Stromvergütung von 5 ct/kWh.

Einsatz und Einsatzgrenzen

Unter Annahme einer optimalen wärmegeführten thermischen BHKW-Leistung von 30 bis 40% der Gebäude-Heizlast (Grundlast) kommt man bei 34 kW thermischer Leistung des "Volks-BHKWs" auf eine Gebäude-Heizlast von ca. 90 bis 100 kW (-> beheizte Gebäudefläche von ca. 1.200 bis 1.500 m²).

-> optimal für z. B. große Pflegeheime etc.

Lt. Lichtblick AG soll das Mini-BHKW als "Zuhause"-Kraftwerk aber auch in Ein- und Zweifamilienhäusern eingesetzt werden können.

Für diesen Einsatz ist der Gasmotor mindestens um das 10-fache überdimensioniert und die BHKW-Laufzeit liegt damit nur bei ca. 1.000 bis 1.300 h.

Einschätzung

Der Vorteil einer hohen Kraftwerkskapazität für die Lichtblick AG wird durch eine geringe BHKW-Effizienz zum Nachteil für den Verbraucher.

Umgekehrt (mit wärmegeführten Grundlastbetrieb) wäre es die nachhaltigere Lösung!

In Verbindung mit einer Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung (Absorbertechnologie für Kühlung/Klimatisierung) würden sich Stromspitzen im Sommer (wenn weniger Wärme benötigt wird) vermeiden lassen.

Kostenvergleich zwischen Volks-BHKW und Mini-BHKW mit Spitzenlastkessel

Die konventionelle Auslegung eines Mini-BHKWs mit Spitzenlastkessel ist für den Verbraucher deutlich günstiger.

Siehe IBS intern BHKW-Fachplanung (Seite nur intern verfügbar!)

Quelle: IKZ FACHPLANER Oktober/2009

19. Langzeit-Energiespeicher versorgt Gas-Absorptionswärmepumpe im Winter mit Wärme und kühlt im Sommer mit Eis

Lösungsansatz

Bericht 26.3.08

Gebäude mit hohen Klimatisierungs- und Warmwasserbedarf (z. B. Hotels mit gehobenen Standard) sind extrem energieintensiv.

Für den Hotelneubau Riva in Konstanz (52 Zimmer, Schwimmbad) wurde von Isocal ein völlig neuer Ansatz umgesetzt, um den Energiebedarf drastisch zu reduzieren (weltweit erstes kommerziell genutztes Projekt).

Lösungsansatz

Mittels eines im Erdreich versenkten Langzeit-Energiespeichers mit Latentwärmenutzung (Latentwärmespeicher) auf Wasserbasis ("Solar-Eis-Speicher" von Isocal) wird eine Gas-Absorptionswärmepumpe (GAHP) im Winter mit Wärme versorgt und dabei im Energiespeicher ein Eisvorrat für die Gebäudekühlung im Sommer gebildet.

In der Übergangszeit dient überwiegend ein  60 m² Flachdachabsorber als Wärmequelle für GAHP.

Die Basis zur Grundlastabdeckung bildet eine 4-stufige Gas-Absorptionswärmepumpe (160 kW Heizleistung, 70 kW Kälteleistung, Hersteller Robur) mit Abgaswärmetauscher.

Die Spitzenlast deckt ein Gasbrennwertkessel ab.

Zusätzlich wird über einen Abwärmetauscher (für Sole- oder WW-Kreislauf) die Abwärme diverser kleinerer Kompressionskälteaggregate (Tiefkühlung, Küche, Lebensmittellager) für die Wärmepumpe genutzt.

Da die Wärmepumpen gleichzeitig Wärme und Kälte erzeugen können, muss möglichst lange ein energetisches Gleichgewicht zwischen diesen beiden Hauptenergieströmen erreicht werden (z. B. beim Kühlen der Zimmer wird die anfallende Abwärme zur Brauchwasserbereitung und zur Schwimmbaderwärmung genutzt).

Quelle: IKZ FACHPLANER 3/2008; A. v. Rohr, Isocal Heizkühlsysteme GmbH

Die besonderen Vorteile beim Einsatz von Gas-Absorptions-Wärmepumpen (GAHP)

Siehe auch > Grundlagen GAHP

Da der mechanische Kompressor entfällt, können die Verluste der Stromerzeugung (in Deutschland ca. 70% des Primärenergieaufwandes) vermieden werden.

Die hohe primärenergetische Effizienz bei der gleichzeitigen Erzeugung von Wärme und Kälte liegt bei ca. 245% bzgl. eingesetzter Primärenergie.

D. h. mit 1 kWh Erdgas können gleichzeitig ca. 1,7 kWh Wärme und 0,75 kWh Kälte erzeugt werden.

Da durch den Gasbrenner grundsätzlich ein höheres Temperaturniveau vorliegt, kann die Vorlauftemperatur ohne Verringerung der Arbeitszahl (im Gegensatz zur elektrischen Kompressions-WP) 65 °C erreichen.

Wird Geothermie als Wärmequelle verwendet, kann im Vergleich zur Elektro-WP bei gleicher Heizleistung z. B. die Sondenlänge auf mindestens 50% verkürzt werden.

Problem Gleichgewicht von benötigter Wärme und Kälte

Da sich das Gleichgewicht von benötigter Wärme und Kälte jedoch nur an wenigen Tagen des Jahres exakt einstellt, wurde das Konzept um einen saisonalen Latentwärmespeicher ergänzt.

Im Winter wird in unseren Breiten mehr geheizt als gekühlt.

Wärmepumpen liefern während der Heizperiode zwar ausreichend Wärme, können aber, wenn nicht oder nur wenig gekühlt werden muss, die gleichzeitig erzeugte "Kälte" nicht nutzbar machen.

Der "Solar-Eis-Speicher" löst dieses Problem, da er die im Winter erzeugte Kälteenergie verlustarm über Monate speichert und im Sommer wieder nutzbar macht.

Der "Solar-Eis-Speicher" - Wärmequelle und Kältespeicher

Als innovative Wärmequellenanlage wurde auf dem Gelände des Hotelneubaus anstelle einer Erdsondenanlage ein unterirdischer saisonaler Latentwärmespeicher mit 170 m³ Wasserinhalt errichtet, der mit einem speziell entwickelten patentierten Wärmetauschersystem ausgerüstet ist.

Der "Solar-Eis-Speicher" erfüllt mehrere Aufgaben:

Er ist erstens im Winter die Wärmequellenanlage für die Gas-WP.

Zweitens übernimmt er im Sommer die Aufgabe als Kältespeicher.

Die im Winter dem Wasser entzogene Wärme führt zum gezielten Durchfrieren des gesamten Wasservolumens (ohne Sprengwirkung).

Das somit während des Heizbetriebes gebildete Eis (170 t)  kann im folgenden Sommer zur Kühlung genutzt werden.

Da beim Gefrieren des Wassers der Aggregatzustand von flüssig  zu fest wechselt, kann durch den Latentwärmeanteil eine sehr hohe Energiedichte genutzt werden.

Die WP kann somit während der Heizperiode lange Zeit Wärme entziehen, ohne dass die Temperatur der Wärmequelle unter 0 °C absinkt.

Im Sommer bleibt die Temperatur des Speichers so lange bei 0 °C, bis das Eis seinen Aggregatzustand von fest zu flüssig (Wasser) komplett vollzogen hat.

Zur Kühlung im Sommer kann somit eine konstante Kältequelle von 0 °C genutzt werden, ohne zusätzlichen Energieaufwand.

Zum Kühlen wird dem "Solar-Eis-Speicher" also 0 °C kaltes Wasser entnommen und dem Gebäude auf entsprechenden Temperaturniveau zugeführt (Kaltwasser-VL/RL 7 °C/12 °C).

Die bei der Kühlung dem Gebäude im Sommer entzogene Wärme führt dem Eisspeicher die zum Auftauen und Regenerierung notwendige Energiemenge für die nächste Heizperiode wieder zu.

In der Heizperiode werden ca. 2000 h geheizt und somit auch 2000 h Kälte erzeugt, die zum großen Teil in den Speicher eingelagert wird.

Die  Kühlperiode im Sommer dauert aber nur ca. 600 bis 1000 h.

Bei entsprechend großen Speicher kann also mehr Eis (Kälte) gebildet werden, als im Sommer zum Kühlen benötigt wird.

Im Gegensatz zur Geothermie ist die erzeugte Kälte hier in einem isolierten Speicher thermisch geschützt, so dass der größte Teil bis zum Sommer überdauert und zum Kühlen zur Verfügung steht.

Grundsätzliche Funktion und Energiebilanzen von Eispeichern mit GAHP im Winter und im Sommer

Winter

Ca. 40% der benötigten Heizwärme werden dem Solar-Eis-Speicher" entnommen. Der Speicher kühlt dabei ab und das Wasser wird zu Eis, welches zu diesem Zeitpunkt zunächst ein thermisches Abfallprodukt ist.

Kann das Eis aber im Sommer zum Kühlen nutzbar gemacht werden, geht es in die Energiebilanz ein.

Heizeffizienz bzgl. Gaseinsatz: -150%).

Energiebilanz:

100% Heizwärme (Gebäude) = 42% regenerative Energie (Eisspeicher)

+ 68% Gasinput (GAHP) - 10% Abgasverluste (GAHP)

Einsparpotential: 33% der Heizkosten

Sommer

Im Sommer kann das Eis nahezu ohne energetischen Zusatzaufwand zum Kühlen nutzbar gemacht werden .

Der Speicher nimmt dabei die dem Gebäude entzogene Solarwärme auf, welche im nachfolgenden Winter wieder zu Heizen genutzt wird.

Da das Eis im vorausgegangenen Winter durch die GAHP erzeugt wurde, verbessert sich die Gesamtenergiebilanz.

Kühleffizienz bzgl. Gaseinsatz im Winter: -60%).

Energiebilanz:

100% Entzugsleistung/Kälteleistung (Gebäude)

= 100% Sonnenenergie (Eisspeicher)

Einsparpotential: -100% der Kühlkosten*

Gesamteffizienz (Winter und Sommer) bzgl. Gaseinsatz : > 200%

*) Die Kälteleistung kann, solange das Temperaturniveau des Speichers entsprechend niedrig ist, aus dem Eisspeicher ohne weitere Energiezufuhr gedeckt werden (bis auf Energie für Umwälzpumpe, GAHP in d. Regel nicht in Betrieb).

Flachdachabsorber für die Übergangszeit und weitere Komponenten zur Abwärmenutzung

Da aus Platzgründen der "Solar-Eis-Speicher" in ausreichender Größe nicht auf dem Gelände untergebracht werden konnte, wurde zusätzlich ein 60 m² großer Luftabsorber in Flachdachbauweise (ähnlich Schwimmbadabsorber) installiert.

Dieser kann die WP in der gesamten Übergangszeit mit Umweltwärme auf relativ hohem Temperaturniveau versorgen und so die fehlende Größe des Eisspeichers kompensieren.

Da er mit einer Glykol/Wasser-Gemisch betrieben wird, auch ohne Sonneneinstrahlung.

Der Flachdachabsorber kann in der Übergangszeit (auch bei viel Regen und Wind) die Entzugsleistung der WP voll abdecken.

Der "Solar-Eis-Speicher" steht somit fast ausschließlich für die Wärmeversorgung an kalten Tagen (< 0 °C) oder bei Schneefall zur Verfügung.

Außerdem wurden zur Nutzung vorhandener Wärmequellen ein Abgaswärmetauscher in den Abgasleitungen der WP installiert und auf den Entzugsseiten der WP eingebunden.

Auch die Abwärme diverser kleiner Kältemaschinen wird in einer ersten Stufe zur Brauchwasservorwärmung genutzt.

Erst in einer zweiten Stufe entzieht die GAHP die noch verbliebene Restwärme, sodass die Effizienz der GAHP und gleichzeitig die der Kleinkälteaggregate erhöht wird.

Zusammenfassung

Der Betrieb der GAHP in Kombination mit der innovativen Wärmequelle "Solar-Eis-Speicher" ermöglicht die Versorgung von Wärme und Kälte bei niedrigen Betriebskosten (hohe Jahresarbeitszahl) und vergleichsweise geringen Investkosten.

Kann die Entzugsleistung nicht komplett durch den Eisspeicher gedeckt werden, kann durch Flachdachabsorber, Abgaswärmetauscher der WP und Abwärmenutzung der Kleinkältemaschinen die fehlende Wärmemenge ergänzt werden.

Im Fall, dass am Ende des Sommers der Eisspeicher keine Kälte mehr liefern kann, kann die GAHP im Kühlmodus aktiv kühlen.

Die Abwärme wird dann nicht vernichtet, sondern im Speicher eingelagert und steht in der Übergangszeit als Wärmequelle für die GAHP wieder zur Verfügung.

Amortisation:

Je mehr Kälte im Sommer benötigt wird, desto kürzer die Amortisationszeit.

Da die Investkosten nicht höher als bei vergleichbaren geothermischen Elektrowärmepumpenanlagen, zusätzlich aber die nahezu energie- und kostenneutrale Kältenutzung im Sommer hinzukommt, liegt die Amortisation bei wenigen Jahren.

Mit intelligenten und innovativen Lösungen kann also Umweltschutz und Wirtschaftlichkeit gleichzeitig erreicht werden, ohne auf die Annehmlichkeiten einer Kühlung etc. zu verzichten.

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