Dynamischer Energie-Manager mit offenem oszillierendem Speichersystem (DEMooS)
Taco Holthuizen, Dietmar Deunert, eZeit Ingenieure GmbH,
Parabel Energiesysteme GmbH,
ACX GmbH
Zeitraum
2013 – 2017
Gefördert durch
Das Projekt hatte zum Ziel, ein Sole-Wasser-Wärmepumpensystem zu entwickeln, das auf einem offenen Erdpufferspeicher (eTank) basiert. Dieser Speicher kann gleichzeitig als geothermische Quelle dienen und stellt eine vielseitige Lösung für die Gebäudetemperierung dar.
Der Schwerpunkt der Entwicklung lag auf zwei zentralen Aspekten:
- Effizienzsteigerung von Wärmepumpensystemen: Dies sollte durch solare Soleanhebung, die saisonale Speicherung überschüssiger Solarenergie und die geothermische Aktivierung des Erdreichs erreicht werden.
- Wirtschaftliche Integration des eTanks: Ziel war es, den eTank kosteneffizient in das Haustechniksystem zur Beheizung und Kühlung von Gebäuden einzubinden.
Ein besonderes innovatives Merkmal war die Optimierung des Gesamtsystems durch die Nutzung solarer Soleanhebung mit niedrigen Temperaturerträgen (< 35°C) aus solarthermischen Anlagen, die bislang ungenutzt blieben. Zudem ermöglichte die oszillierende Aktivierung des offenen Erdpufferspeichers eine effiziente Speicherung überschüssiger thermischer Energie, beispielsweise aus Solaranlagen, Abluft oder Blockheizkraftwerken.
Der eTank zeichnet sich durch seine nach unten offene Bauweise aus, die eine direkte Ankopplung an das Erdreich erlaubt. Dadurch kann er als oberflächennaher Erdkollektor fungieren. Ein weiterer Fokus lag auf der Entwicklung eines dynamischen Energiemanagers, der als integraler Bestandteil des Wärmepumpensystems fungiert.
- Reduktion der Anlagenaufwandszahl (ep): Der Energiemanager minimiert den Primärenergiebedarf.
- Maximale Nutzung regenerativer Energien: Er optimiert den Einsatz kostenlos verfügbarer Energiequellen.
- Kostensenkung: Energiekosten werden durch die Effizienzsteigerung erheblich reduziert.
- Integration der Systemhydraulik: Er steuert die gesamte Hydraulik des Anlagensystems.
- Flexibilität: Der modulare Aufbau erlaubt nahezu jede Anlagenkonfiguration.
- Datensicherheit: Individuelle Nutzerdaten bleiben geschützt.
- Stromnetzstabilisierung: Regelenergie kann bereitgestellt werden, wodurch das System aktiv zur Stabilität des Stromnetzes beiträgt.
Die Hauptenergiequelle des Systems ist die kostenlos verfügbare Sonnenstrahlung, die entweder direkt über Kollektoren oder indirekt über Abluft und oberflächennahe Erdwärme genutzt wird.
Sekundärquellen umfassen Photovoltaik-Strom, der zur Versorgung der Wärmepumpe und anderer Anlagenteile dient. Ein angestrebter solarthermischer Deckungsanteil von 100 % ist bisher nur durch den Einsatz eines offenen, oszillierenden Erdspeichers in Verbindung mit weiteren Systemkomponenten erreichbar.