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Pufferspeicher

Hybridsystemen gehört die Zukunft der Wärmeversorgung

Energiemix aus Erneuerbaren Energien und Heizöl

Energiemix aus Erneuerbaren Energien und Heizöl

Prof. Dr. Christian Küchen
In immer mehr ölbeheizten Gebäuden kommen Hybridheizungen zum Einsatz, die die Wärmeversorgung auf mindestens zwei Säulen verteilen. Das zentrale Element dieser multivalenten Heizungen ist ein großzügig dimensionierter Pufferspeicher. Er bevorratet die Wärme erneuerbarer Energieträger wie Sonne und Holz, bis diese gebraucht wird. Kann der Wärmebedarf mittels erneuerbarer Energien nicht abgedeckt werden, greift das System auf den konventionelle Energieträger Heizöl zurück. Hybrid-Heizsysteme ermöglichen dadurch langfristig überschaubare Energiekosten bei hoher Versorgungssicherheit. Sie verbinden die Effizienz aktueller Heiztechnik wie der Öl-Brennwerttechnik mit den Vorteilen regenerativer Energienutzung. Insofern passen solche Systeme sehr gut zu der energiepoli¬tischen Vorgabe, die Energieeffizienz und den Anteil erneuerbarer Energie im Gebäudebereich zu erhöhen.

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Solares Wärme-Contracting für Mehrfamilienhäuser und Industrie

Das solare Wärme-Contracting, kann Markthürden für solarthermische Großanlagen überwinden.

Das solare Wärme-Contracting, kann Markthürden für solarthermische Großanlagen überwinden.

Dipl.-Ing. Roland Heinzen, Dr.-Ing. Katrin Zaß
Seit einiger Zeit öffnet sich die Solarthermie für neue Anwendungsfelder, die über die reine Trinkwarmwasserbereitung und Heizungsunterstützung im Eigenheim hinausgehen.
Das technische Potential für Solarthermie in diesen Anwendungsbereichen ist enorm und beträgt in Deutschland ca. 170 GWth [1][2] und damit ungefähr das 15-fache aller bisherigen Solarthermie-Installationen.
Die Anlagengrößen übersteigen in diesen Anwendungen häufig 100 m² Kollektorfläche und bedeuten für die Investoren eine hohe Kapitalbindung über viele Jahre. Eine Lösung bietet das Solare Wärme-Contracting, das die genannten Markthürden für solarthermische Großanlagen überwinden kann.

Anwendungen mit hohem Potenzial finden sich in der Industrie und im Wohnungsbau:

  • Bei der Herstellung von Lebensmitteln und Getränken wird zum Kochen, Trocknen, Waschen etc. Wärme benötigt.
  • In vielen Industriezweigen wird Wärme für die Vorerwärmung, Trocknung und Reinigung benötigt.
  • In Krankenhäusern besteht das ganze Jahr über ein hoher Bedarf an Trinkwarmwasser.
  • In Gaststätten, Kantinen und Mensen mit eigener Küche ist ein hoher Bedarf an Trinkwarmwasser vorhanden.
  • In Mehrfamilienhäusern wird viel Wärme für die Beheizung des Gebäudes und die Trinkwarmwasserbereitung benötigt.

Gleichzeitig können diese Anlagen durch ihre Größe und den damit verbundenen spezifischen geringen Investitionskosten Wärme zu relativ niedrigen Gestehungskosten bereitstellen. Trotz dieser positiven wirtschaftlichen Randbedingungen sind die hohen Investitionskosten bei gleichzeitig technischen Risikoängsten häufig ein Hindernis für die Umsetzung großer solarthermischer Anlagen.

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Kompakte solarthermische Übertragungsstationen

Optimierte Nutzung solarer Erträge in mittleren und größeren Leistungsbereichen

Optimierte Nutzung solarer Erträge in mittleren und größeren Leistungsbereichen

Dipl.-Ing. (FH) Torben Schmanteck
Aufgrund des Frostschutzes werden nahezu alle thermischen Solarsysteme mit einem Glykol-Wassergemisch, ein Heizungssystem dagegen meist mit Wasser betrieben. Zur Übertragung der solarthermischen Erträge in den Heizungs- oder Trinkwasserkreis wird daher ein Wärmeübertrager eingesetzt. Dieser trennt die Systeme und überträgt die thermische Energie zwischen zwei Flüssigkeiten, ohne diese zu vermischen.
Bei Kleinanlagen wird die Aufgabe meist von einem in den Speicher integrierten Glattrohrwärmeübertrager übernommen. Wenn die Kollektorfelder größer werden, reicht die Übertragungsleistung dieser Wärmeübertrager jedoch nicht mehr aus. Bei größeren Anlagen, wie z.B. in Mehrfamilienhäusern, übernehmen daher solare Übertragungsstationen die Aufgabe, die in den Solarkollektoren gesammelte Wärmeenergie in den Heizwasserkreis zu übertragen.

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Große Pufferspeicher für nachhaltiges Heizen mit erneuerbaren Energien

Wärme aus Solarenergie und Biomasse effizient speichern

Wärme aus Solarenergie und Biomasse effizient speichern

Dr. Katrin Zaß, M.Sc., Dipl.-Ing. Claudius Wilhelms, Dipl.-Ing. Roland Heinzen, Co-Autor: Prof. K. Vajen, Universität Kassel
In modernen, energieeffizienten Heizungs­systemen für Wohngebäude und Industrie ist der Einsatz von großen Wärmepufferspei­chern mit 1 m³ Wasservolumen und mehr unerlässlich. Sie ermöglichen erst den effizi­enten und verbreiteten Einsatz von energie­sparenden und klimafreundlichen Techniken wie Solarthermie, Holzheizkesseln, Wärme­pumpen oder Blockheizkraftwerken.
Bis­herige Speichertechnologien stoßen dabei aber an ihre Grenzen. Oberhalb von ca. 1 m³ wird die Einbringung von Speichern konven­tioneller Bauweise in bestehende Gebäude zur logistischen Herausforderung. In der Not werden oft Speicherkaskaden installiert, mit denen aber effiziente Raumausnutzung, hochwertige Wärmeisolierung und gute thermische Schichtung nicht er­reichbar sind. An der Universität Kassel wurde, gefördert vom BMU, 2007 bis 2010 ein Mehrkomponentenspeicher entwickelt, mit dem bereits große Fortschritte bei der Bewältigung dieser Hindernisse erzielt werden konnten.

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Split-Wärmepumpe mit Inverter-Steuerung

Neue Wärmepumpentechnik für effiziente Beheizung von Wohngebäuden

Gerade bei Luft/Wasser-Wärmepumpen, welche witterungsbedingt große Leistungsunterschiede aufweisen, erfordert dies den Einbau entsprechend großer Pufferspeicher.Wärmepumpen mit Invertersteuerung passen dagegen die Kompressordrehzahl stufenlos an den tatsächlichen Wärmebedarf an.

Christian Bremer
Luft/Wasser-Wärmepumpen in Split-Bauweise mit stufenloser Regelung der Heizleistung haben sich heute zunehmend am Markt etabliert. Trotz Siegeszug dieser Technik müssen wichtige Einflussfaktoren und konstruktive Gerätedetails beachtet werden. Nur so lässt sich das gesamte Einsparpotential gegenüber konventionellen Wärmeerzeugern voll ausschöpfen. Herkömmliche Wärmepumpen werden ausschließlich über Thermostat gesteuert. Wird die eingestellte Vorlauftemperatur erreicht, schaltet sich das Gerät aus und bei Unterschreitung wieder ein. Gerade bei Luft/Wasser-Wärmepumpen, welche witterungsbedingt große Leistungsunterschiede aufweisen, erfordert dies den Einbau entsprechend großer Pufferspeicher.

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