Gas-Absorptionswärmepumpen gehen sehr sparsam mit der eingesetzten Primärenergie um. Bezogen auf die Energie des eingesetzten Erdgases erreichen sie bei reinem Heizbedarf einen Wirkungsgrad von bis zu 160 Prozent. Wird das System zur Deckung des Heiz- und Kühlbedarfes verwendet, steigt der Wert sogar auf rund 230 Prozent an. Viel effizienter geht es mit heutiger Technik kaum. Die energetische Krux: In vielen Anwendungsbereichen besteht kein gleichzeitiger Bedarf an Wärme und Kälte. Als Folge bleibt im Sommer die „warme Seite“ der Absorptionswärmepumpe ungenutzt – im Winter die kalte Seite. Anders in Hausham, wo ein Solar-Eisspeicher seit Jahresbeginn ein Gaswärmepumpen-Heizsystem mit Umweltenergie versorgt.
Die Lösung: saisonales Speicherkonzept mit Sonnenenergie
„Der Solar-Eisspeicher entkoppelt die Jahreszeiten von der gerade benötigten Energie und hilft so, die Anlageneffizienz zu steigern“, erklärt ESB-Projektleiter Manfred Maier einen wesentlichen Vorteil des Speichers. Bezogen auf das Haushamer Werksgebäude funktioniert das Prinzip mit handelsüblicher Technik. Mehrere bislang ungenutzte Solarkollektoren auf dem Firmendach sammeln die Sonnenenergie und „laden“ so den wassergefüllten Solar-Eisspeicher auf. Weitere Umweltwärme kommt durch die äußere Oberfläche der Betonkonstruktion. Denn wie eine Regenwasserzisterne befindet sie sich frostsicher unter der Erde und dient dadurch auch als Erdsonde.
In den Sommermonaten heizen sich dort die 70000 Liter Wasser langsam auf. Im Winter wird der Speicher entladen. Zwei Erdgas betriebene Gaswärmepumpen (Wärmeleistung: 2 x 38 kW / Kälteleistung: 2 x 17 kW) entziehen in der kalten Jahreszeit dem Speicherwasser die Wärmeenergie zum Heizen so lange, bis es gefriert. Besteht im Sommer hingegen Kühlbedarf, kann das „thermische Nebenprodukt“ Eis zur Klimatisierung der Gebäude genutzt werden. Und dies fast kostenlos, denn für die Bereitstellung von Kälte fällt nur ein geringerer Energieaufwand zum Betrieb des Solekreislaufs an.
Brainstorming auf Bayerisch
„Veraltete Technik und neue Ideen schafften die Basis für unseren Solar-Eisspeicher mit zwei Absorptionswärmepumpen“, resümiert Manfred Maier die Entstehungsgeschichte. „Unsere Erdgas-Brennwertheizung für die Gasdruck-Regel- und Messanlage (GDRM-Anlage) auf dem Betriebsgelände war defekt und außerdem schon überaltert“, so Maier weiter. Deshalb war zunächst geplant, die Anlage durch eine Gas-Absorptionswärmepumpe zu ersetzen, die Luft als Wärmeträger nutzt. Aufgrund des schlechteren Wirkungsgrades der Luft-Wärmepumpe, gerade bei niedrigen Umgebungstemperaturen im voralpenländischen Hausham, wurde dieser Ansatz nicht weiter verfolgt. Außerdem hätte die stündliche Ansaugleistung des Ventilators rund 10000 Kubikmeter Luft betragen – die Geräuschentwicklung wäre zu hoch gewesen.
Auch eine weitere angedachte Alternative, die Grundwasser als Wärmequelle nutzt, musste verworfen werden. Recherchen bei Gemeinde, Wasserwirtschaftsamt und in eigenen historischen Unterlagen ergaben, dass der Grundwasserspiegel in der ehemaligen Bergbauregion bei 70 Metern liegt: deutlich zu tief, um hier Sonden wirtschaftlich installieren und nutzen zu können. Die aktuelle Lösung fand sich, wie so oft, im Austausch mit Fachleuten, die ebenfalls auf dem Gebiet des energetischen Bauens tätig sind: In Zusammenarbeit mit der Firma Isocal HeizKühlsysteme aus Friedrichshafen, die auf den Vertrieb von Gas-Absorptionswärmepumen spezialisiert ist, wurde der Bau des Solar-Eisspeichers konzipiert. „Die Kosten für unseren Solar-Eisspeicher liegen auf dem Niveau einer Anlage, die Erdsonden mit Sole verwendet. Aber unsere Betriebskosten werden in Zukunft deutlich sinken; ganz abgesehen vom CO<sub>2</sub>-Fußabdruck unserer Gasdruck-Regel- und Messanlage“, schildert Diplom-Ingenieur Maier zufrieden seine Erwartungen an das System.
www.esb.de
Die Lösung: saisonales Speicherkonzept mit Sonnenenergie
„Der Solar-Eisspeicher entkoppelt die Jahreszeiten von der gerade benötigten Energie und hilft so, die Anlageneffizienz zu steigern“, erklärt ESB-Projektleiter Manfred Maier einen wesentlichen Vorteil des Speichers. Bezogen auf das Haushamer Werksgebäude funktioniert das Prinzip mit handelsüblicher Technik. Mehrere bislang ungenutzte Solarkollektoren auf dem Firmendach sammeln die Sonnenenergie und „laden“ so den wassergefüllten Solar-Eisspeicher auf. Weitere Umweltwärme kommt durch die äußere Oberfläche der Betonkonstruktion. Denn wie eine Regenwasserzisterne befindet sie sich frostsicher unter der Erde und dient dadurch auch als Erdsonde.
In den Sommermonaten heizen sich dort die 70000 Liter Wasser langsam auf. Im Winter wird der Speicher entladen. Zwei Erdgas betriebene Gaswärmepumpen (Wärmeleistung: 2 x 38 kW / Kälteleistung: 2 x 17 kW) entziehen in der kalten Jahreszeit dem Speicherwasser die Wärmeenergie zum Heizen so lange, bis es gefriert. Besteht im Sommer hingegen Kühlbedarf, kann das „thermische Nebenprodukt“ Eis zur Klimatisierung der Gebäude genutzt werden. Und dies fast kostenlos, denn für die Bereitstellung von Kälte fällt nur ein geringerer Energieaufwand zum Betrieb des Solekreislaufs an.
Brainstorming auf Bayerisch
„Veraltete Technik und neue Ideen schafften die Basis für unseren Solar-Eisspeicher mit zwei Absorptionswärmepumpen“, resümiert Manfred Maier die Entstehungsgeschichte. „Unsere Erdgas-Brennwertheizung für die Gasdruck-Regel- und Messanlage (GDRM-Anlage) auf dem Betriebsgelände war defekt und außerdem schon überaltert“, so Maier weiter. Deshalb war zunächst geplant, die Anlage durch eine Gas-Absorptionswärmepumpe zu ersetzen, die Luft als Wärmeträger nutzt. Aufgrund des schlechteren Wirkungsgrades der Luft-Wärmepumpe, gerade bei niedrigen Umgebungstemperaturen im voralpenländischen Hausham, wurde dieser Ansatz nicht weiter verfolgt. Außerdem hätte die stündliche Ansaugleistung des Ventilators rund 10000 Kubikmeter Luft betragen – die Geräuschentwicklung wäre zu hoch gewesen.
Auch eine weitere angedachte Alternative, die Grundwasser als Wärmequelle nutzt, musste verworfen werden. Recherchen bei Gemeinde, Wasserwirtschaftsamt und in eigenen historischen Unterlagen ergaben, dass der Grundwasserspiegel in der ehemaligen Bergbauregion bei 70 Metern liegt: deutlich zu tief, um hier Sonden wirtschaftlich installieren und nutzen zu können. Die aktuelle Lösung fand sich, wie so oft, im Austausch mit Fachleuten, die ebenfalls auf dem Gebiet des energetischen Bauens tätig sind: In Zusammenarbeit mit der Firma Isocal HeizKühlsysteme aus Friedrichshafen, die auf den Vertrieb von Gas-Absorptionswärmepumen spezialisiert ist, wurde der Bau des Solar-Eisspeichers konzipiert. „Die Kosten für unseren Solar-Eisspeicher liegen auf dem Niveau einer Anlage, die Erdsonden mit Sole verwendet. Aber unsere Betriebskosten werden in Zukunft deutlich sinken; ganz abgesehen vom CO<sub>2</sub>-Fußabdruck unserer Gasdruck-Regel- und Messanlage“, schildert Diplom-Ingenieur Maier zufrieden seine Erwartungen an das System.
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