Schichtspeicher / Abwärmenutzung

  • Hallo Leute,


    Ich habe mal eine Frage bezüglich Schichtspeicher und Abwärmenutzung.


    Verbraucher: 75°C (Heisswasser, insbesondere für Reinigung)

    Wärmequellen: Einiges Abwärme von 35-45°C von Kompressoren und Kühlanlagen


    Was ist nun sinnvoller:

    1. Ein sehr grosser Schichtspeicher

    Probleme die ich sehe: Wie verhindere ich eine durchmischung bei vielen Verbrauchern und Quellen (zbsp. bei hohen Volumenströmen), muss dann schon ein ziemlich guter Speicher sein.


    2. Schichtspeicher für 75°C und ein separater Schicht/Pufferspeicher für die die Abwärme mit 35-45°C

    Probleme sehe: Mehr Kosten, mehr Wärmeverlust, mehr Platz und Installation.

    Vorteile: Sicherstellung das Vorläufe für die Kompressoren nicht zu kalt sind evtl. einfacher zu machen


    Der Abwärme-Pufferspeicher könnte dann zbsp. als Wärmequelle für eine Wärmepumpe dienen welche den Schichtspeicher lädt.

    Zusätzlich eine Rückkühlung


    Dann die zweite Frage:

    Hat man einen grossen Schichtspeicher, macht es dann Sinn zbsp. eine vorhandene 35-45°C Schicht mit einer Wärmepumpe als Wärme-Quelle und Vorlauf-Senke zu nutzen um dafür die 75°C Schicht zu speisen und das abgekühlte Wasser der Quell-Anschlüsse wieder unten einzuspeisen welches wiederum für Abwärme-Vorlauf genutzt werden kann.




    Wärme-Simulationen von Schichtspeichern habe ich bis jetzt den Oskar gesehen. Sieht technisch ziemlich durchdacht aus, auch wenn ich mir vorstellen könnte, dass für viele Quellen/Verbraucher evtl. mehrere solcher Einspeise-Rohre sinnvoller wären damit sie sich nicht untereinander vermischen. Insbesondere wenn die Volumenströme etwas höher sind.


    Grüsse und Danke

  • Hallo,


    hast Du im Ansatz ne Vorstellung davon, was an m³ pro Stunde denn so ran muss, um ne Wärmepumpe damit als Wärmequelle zu betreiben?


    Wie viel kW soll die WP denn haben? Und auch nicht zu vergessen: Du brauchst, um die Fördermenge darzustellen, ne fette Förderpumpe. Und die braucht, hocheffizient hin oder her, fett Strom...

  • DerBaer  

    -         Um was Sinnvolles dazu empfehlen zu können, ist mehr Information über Energiemengen und Strömungsvolumina erforderlich.

    -         Das Denkprinzip ist aber OK

    -         Die Energie der Umwälzpumpe fällt da nicht wesentlich ins Gewicht.

    -         Mit einem einzelnen Speicher für beide Niveaus sehe ich das kritisch, weil Du das Ganze nicht richtig unter Kontrolle hast.

    -         „Normale“ Wärmepumpen sind nicht für das Temperaturniveau ausgelegt. Die sollte von einem Experten genau dafür ausgelegt werden.


    Du kannst überschlägig rechnen, dass das Produkt aus Volumenstrom mal Temperaturspreizung auf der oberen und unteren Temperaturseite der WP gleich ist. Oben kommt etwas mehr raus, weil sich da der zugeführte Strom als Wärme niederschlägt.

    Du musst Dir aber klar sein, dass die oben ankommende WärmeMENGE der unten entnommenen Menge plus die Stromwärme entspricht. D. h. Du musst von dem Kompressoren nicht nur die Temperatur bekommen, sondern auch die erforderliche Wärmemenge.

    Lesen gefährdet die Dummheit! Denken gefährdet Vorurteile!
    Auf der Suche nach Intelligenz sind alle Teleskope von der Erde weg gerichtet. Nicht ohne Grund!

  • Hans Dampf:

    Ja von den Wärmemassen die benötigt werden und den m3 pro h habe ich durch zahlreiche Berechnungen und Beispiele mittlerweile eine ungefähre Vorstellung was wann so ansteht. Wichtigstes Fazit: Hoher COP = hohe m3 an der Quelle, wenig Tempdifferenz.

    Auch wenn das alles ziemlich Kaffeesatz-leserei ist, weil unsere Bedingungen nie gleich sind und die Auslegung deshalb eine sehr mühsame Angelegenheit ist. Deshalb die Fragerei bezüglich Speicher. Sind die genügend gross, effizient und Flexibel kann der Rest fast beliebig varieren, egal welche Technologie im Endeffekt für die Erzeugung verwendet wird. Falls nicht, ist das Konzept der Energieverschleuderung dafür simple Installation bei uns viel zu interessant.


    @bluwin:

    Ich kann keine sinnvollen Zahlen liefern, weil es schlicht keine sinnvolle Definitionen gibt. Wir haben keine Konstanten, ausser die Unkonstanz. - Gibt es das Wort überhaupt? ;)

    Etwas Hintegrundinfos:

    Habe Planern schon viel Geld gegeben für die Ausarbeitung eines sinnvollen Konzeptes. Etwas das sie selbst, wir oder meistens beide Seiten tatsächlich umsetzen wollten, ist noch nie dabei rausgekommen. Einfach zu viele Verbraucher mit viel zu unregelmässigen Laufzeiten und Bedarf. WP's wären am Takten ohne Ende oder es bräuchte gute Kaskadensystem. Manche Verbrauchen möchten ein paar h ein paar hundert KW sehen und machen dann wieder ne Woche nix. Räume durchlaufen pro Jahr teilweise 4 Temperaturstufen von 0 bis 20°C mit Füllungen die von 50 - 300t Material gehen. Dabei soll der Wechsel möglichst schnell gehen. Also ein paar Tage sehr viel KW und dann Wochen fast nix. Also entweder speichern oder nach Bedarf produzieren und Abwärme als verschleudert ansehen. Bis jetzt war letzteres immer um ein vielfaches billiger.


    Bei Kälte sehe ich das meiste Potential in einem grosszügigen, gut gedämmten Eisspeicher und die Nutzung der Latent-Energie bei gleichbleibender Temperatur. Daran hätte sogar eine WP freude. Problem ist da nur zu wissen wie es aktuell um den Speicher tatsächlich steht. Temperatur wäre einfach grundsätzlich zu tief für die meisten Anforderungen-->Ineffizient, dafür total simpel in der Technik. Oder aber teilweise in Ad- oder Absorption via heisser Quelle. Aber auch ein Schichtspeicher wäre evtl. interessant, da dann halt wieder mit den gleichen Problemen wie mit der Wärme.


    Bei Wärme wäre das grösste Potential wohl in einem entsprechend grossen, funktionierenden Schichtspeicher. Das Problem mit der Kontrolle sehe ich aber auch. Auch die Dienstleister wollten sich noch nie die Finger an einem Einspeicherprinzip verbrennen. Vor allem weil die korrekte Schichtung sehr komplex ist auch wenn einem die Speicherhersteller etwas anderes verklickern wollen. Die Realität ist wohl eine andere. Zumindest im Industriebereich.


    Mein Ziel ist es herauszufinden ob ich die Wärme/Kälte irgendwie sinnvoll speichern und abrufen kann und ein entsprechendes Konzept zu erstellen wie die jeweiligen Temperaturbereiche bedient werden könnten ohne das die notwendige Installation in Selbstmord ausartet. Da wäre meine Stromspitzen geglättet - die machen mittlerweile 20% der Stromrechnung aus - und die Prozesssicherheit wäre auch höher. (Grosszügige Speicher = mehr Zeit für die Techniker zur Reparatur im Fehlerfall)

  • Da hast Du jetzt ziemlich viel geschrieben, ohne was konkretes zu sagen. Was erwartest Du denn hier zu erfahren?

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  • 1. Ob es funktionierende grosse Schichtspeicher gibt die für grosse Volumenströme geeignet sind. Fals es die nicht gibt, ob es da Möglichkeiten/Beispiel für einen funktionierenden Selbstbau gibt


    2. Ob es sinnvoll ist eine WP im gleichen Schichtspeicher zugleich als Quelle und Senke zu verwenden um den grossen Tieftemp-Bereich in hohe Temp zu verwandeln oder ob das unkontrollierbar ist, weil die tiefsten Schichten im Speicher dann ja kälter werden und es dadurch unnötige Vermischung gibt wenn der Niedertemp-Bereich nur noch klein ist bis die WP abgeschaltet wird.

  • Große Volumenströme passen nicht zum Schichtspeicher - denn der hohe Volumenstrom haut die Schichtung kaputt.

    Und - saubere Schichtung bedeutet auch ordentlich Bauhöhe. Ein kleiner, dicker Speicher hat keine Schichtung.

  • Ob es sinnvoll ist eine WP im gleichen Schichtspeicher zugleich als Quelle und Senke zu verwenden um den grossen Tieftemp-Bereich in hohe Temp

    Genau diese Frage kann nicht pauschal beantwortet werden. Allerding würde das nur unter gleichmäßigen Rahmenbedingungen funktionieren, die bei Dir nach Deinen eigenen Angaben nicht gegeben sind. deshalb würde ich sagen: Tendenziell nein !


    Für mich stellt sich auch die Frage, welche Größe des Speichers Du Dir vorstellst, wenn du von "großen Volumenströmen" sprichst.

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  • Grösse: 30m3 oder mehr, sonst bringts nicht so viel. Entsprechend gedämmt, damit nicht eine Wärmequelle schon 1h pro Tag für die Wärmeverluste arbeiten muss. So hoch wie irgendwie möglich (über alle Stockwerke).

    Bei einem erlaubten Diff von 20°C und +- funktionierender Schichtung wärens immerhin +-700kwh Wärme bei 30m3 im gleichen Speicher.

    Hauptvorteil dürfte sein, das man wenige Zu- und Abläufe pro Speicher hat wenn es mehrere sind. Zumindest wenn nicht der halbe Speicher voller Einschicht-Rohre sein soll wenn dieser Schlank ist. Allerdings wird das ganze dann schnell kostspielig mit vielen Speicher


    Eventuell könnte man ja auch die hohen m3/h und die Verbraucher mit extremen Schwankungen brechen. Also Entschleunigung über einen zusätzlichem Wärmetauscher + separatem kleinen Puffervolumen wo Vermischung egal oder sogar erwünscht ist. Puffertank dient dann nur der Pumpe des eigentlichen Schichtspeichers als Regler bzw. Verlangsamung der notwendigen Regelgeschwindigkeit damit diese nicht ständig hoch und runter fährt und der Verbraucher seine allenfalls notwendige stabile Vorlauftemperatur bekommt.

    Den WT dann direkt in den Rücklauf des Verbrauchers legen und entsprechend grosszügig dimensionieren. Die Quelle des WT müsste für die Entschleunigung einfach eine höhere Temperaturdifferenz oder grosszügige Tauscherflächen aufweisen. Je grösser die Schwankungen des Verbrauchers, desto grösser sein eigener "Mischtank". Was meint ihr?


    Irgendwie scheint mir das nicht ganz trivial zu sein damit das am Ende korrekt für alle Varianten funktioniert. Weder mit einem noch mit mehren Speichern. In die Luft verblasen ist da schon deutlich einfacher.

  • 30.000l ist zwar eine Hausnummer, bei der es sich lohnt, nachzudenken, aber es sagt halt noch nichts über Wärmeströme aus. Das Ganze hat eine Größe, bei der nur wenige eigene Erfahrungen haben dürften.

    Ich jedenfalls nicht, deshalb ist alles was ich dazu sage mal einfach so aus dem Bauch raus.
    - Bei der Dimension würde ich einen einzelnen Speicher für alle Temperaturniveaus nicht in Betracht ziehen, weil ich den Vorteil nicht sehe. (Auch keine Reduktion der Wärmeverluste)
    - Tendenziell würde ich mehr auf der 35-45° Seite speichern, weil da die Wärmeverluste viel geringer sind. Da brauchst Du auch weniger Isolation. Alleine deshalb würde ich die Speicher trennen.
    - Wann wieviel auf die 75° angehoben werden sollte, dazu kann ich mit dem aktuellen Informationsstand keine Meinung abgeben.
    - 30-35° Spreizung sollte einen guten COP geben, allerdings kann man die Erhöhung auch mit Flamme erreichen. Also wahnsinnig viel an finanziellem Ertrag wird aus der WP nicht rauskommen.
    - Damit stellt sich für mich die Frage, ob es ein „Niedertemperaturpuffer auch tun würde?

    Es stellt sich auch die Frage, inwieweit Du am „selber machen“ interessiert bist. Wenn ich sehe, wie viele Leute im Beitrag von JoGo nur so rumstehen, um den Kessel ins Haus zu bringen, dann schätze ich, dass man den nicht aus der Portokasse bezahlt.

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  • Ja, je länger ich darüber nachdenke wären wohl zwei Speicher sinnvoll. Macht vermutlich das Ein-Auslagern schon deutlich einfacher.


    - Niedertemperatur so gross wie möglich (sonst sind Anschlusskosten WRG zu hoch wenn nicht alles rein kann, Verbrauch dann max. über Tage)

    --> Erstmal Testen wieviel Wärme ich davon für Heizlüfter + EFH + Vorwärmung Friwa brauche und dann wenn nicht alles abegführt wird, ne kleine WP oder einen Wärme-Vernichter drauf. Wäre so die Idee.


    - Hochtemp-Speichergrösse würde ich auf die Art der Wärmegewinnung abstimmen

    --> Bei WP so gross, dass möglichst alles in der Nacht estellt werden kann

    --> Bei Holzheizung/Öl so das genug gepuffert wird für die Spitzenlast und Brennerlaufzeit.


    - Kältespeicher dann auch je nach Art der Wärmegewinnung

    --> Eisspeicher bei Kompressionskälte bzw. WP's oder

    --> Pufferspeicher für Adsorption oder Absorption für Räume bei BHKW-Abwärme und evtl. kleiner Eisspeicher für 0-5°


    Müsste ich meine Hochtemp-Menge mit WP in der Nacht vollständig generieren, braucht das nen Hochtemp-Speicher von sicher auch 1'000-1'500KWh abrufbarer Wärme damit alle Spitzenlast gedeckt ist. Je nach Güte der Schichtung einfacher oder schwieriger zu bewerkstelligen.


    Am Tag würden mir die WP's die Stromspitze hochjagen, das reicht mir momentan schon von den Kompressionskältemaschinen. Da hätte ich lieber 50KW tiefer als 50KW höher. Insofern tue ich mir mit WP's etwas schwer. Die sollten nur im Niederstrom-Tarif laufen.

    --> Höchster Durchschnittsverbrauch in KW/h pro Monat während 15min = EUR 7.30 pro KW --> Macht mittlerweile 25% der Stromrechnung aus. Bekommt man das stattdessen um 50KW runter, verzinst und amortisiert man die Speicher mit ca. 4 bis 5k Euro pro Jahr, bei 100KW wären es bereits 9-10k (evtl. durch ) Euro. Strom selber ist am Tag knapp 2 Cent teurer. Sind also nochmals ein paar Tausender). Zumindest im Kältebereich. Wärmebereich ist ja aktuell Öl, würde aber ohne mit WP's genau den umgekehrten Weg laufen und frisst sämtliche Einsparungen auf. Ergo der ganze Krempel verursacht zusätzliche Kosten anstatt weniger zu kosten (installation ist ja deutlich aufwendiger/teurer, deshalb muss auch eine Teil-Amortisierung oder Modern ein gewisser ROI drinliegen und nicht nur reiner Ersatz.


    Mit Öl ist man schon eine gute Spur flexibler.

    Selbstbau:

    In der Grössenordnung muss man entweder nen Tankbauer haben der zu vernünftigen Tarifen arbeitet oder aber einen Gebraucht-Tank umbauen oder umbauen lassen. Alles andere rechnet sich vermutlich kaum.

    Mein Heiziger hat mal Spasseshalber Langzeit-Schadstoffmessungen gemacht. Gemäss ihm sind die ganzen neuen Öl-Kessel bei qualitativ gutem Öl nur unter Laborbedingungen wirklich besser. Im Realbetrieb seien sie nur minimal besser als die alten Teile, weil eben nirgendwo so grosse Speicher stehen, dass sie lange durchlaufen können. Sehen die Behörden natürlich anders. ;)


    Auch der Wirkungsgrad sei bei 75°C Hauptverbrauch nur sehr wenige % punkt besser. Dafür die Kisten sehr viel Störungsanfälliger, Brenner halten nicht mehr so lange und der Kessel bzw. Flammrohr sei mit halb so viel Material gefertigt (wenn überhaupt).


    --> Abluftventilator verursacht auch Verbrauch weil die Dinger zu wenig Zug generieren.

  • --> Eisspeicher bei Kompressionskälte bzw. WP's oder

    --> Pufferspeicher für Adsorption oder Absorption für Räume bei BHKW-Abwärme und evtl. kleiner Eisspeicher für 0-5°

    Ein Puffer, um aus Wärme dann bei Bedarf Kälte zu machen, erscheint mir wenig attraktiv. Dagegen hat Eis eine recht hohe Speicherkapazität und liegt in der Temperaturdifferenz näher bei der Umgebung, also weniger verluste weil weniger Differenz mal weniger verluste weil kleinerer Speicher.


    --> Höchster Durchschnittsverbrauch in KW/h pro Monat während 15min = EUR 7.30 pro KW --> Macht mittlerweile 25% der Stromrechnung aus. Bekommt man das stattdessen um 50KW runter, verzinst und amortisiert man die Speicher mit ca. 4 bis 5k Euro pro Jahr, bei 100KW wären es bereits 9-10k (evtl. durch ) Euro

    Da sage ich aus dem Bauch raus, die Spitzen müssen weg. Z-B. über einen Verbrennungsmotor (BHKW?) oder evtl. wäre für so kurze Spitzen auch ein Stromspeicher eine Variante. Der kann im ms-Zeitfenster reagieren. Bei einem Leistungspreis rechnet sich ein Stromspeicher völlig anders als bei PV.

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  • Eisspeicher: Yep, sehe ich genauso. Eigentlich sehe ich da fast am meisten Potential. Hat sehr viele Vorzüge und relativ wenig Nachteile. Zumindest die Schichtung ist "umsonst" und die Platzausnutzung nochmals deutlich besser. Sogar die Tiefkühl-Kondensation könnte man mit nem zusätzlichen WT optimieren und genau darauf ausrichten. --> Nochmals viel Einsparung im Sommer.


    Einzige Haken: Ich glaube kaum, dass man einen Eispeicher mit Absorption geladen bzw. eigentlich ja entladen bekommt. Mit Adsorption kann man es ja eh vergessen. Abwärme wäre dann das Betriebswasser. Aber eben, 0°C mit Absorption ist leider schon eine Hausnummer. Ohne Absorption dürfe die Wärmemenge bei sinnvoller eektrischer Grösse relativ hoch sein. Sicher so hoch das man keine Sorgen mehr hat (mit Puffer).


    Spitzenpufferung: Da liegt wirklich einiges an Kohle brach. Ein BHKW wäre sicher für die stabilie Grundlast bzw. Spitzenpufferung am Tag interessant. Allerdings dürfte dies keine einzige Störung pro Monat haben, sonst ist alles im Popo. --> Batteriepuffer würde wohl wirklich Sinn machen. PV ist dafür halt etwas unkonstant und fast nicht sinnvoll zu puffern. Überschüssige Energie müsste irgendwohin, doof wenn thermische eh genug vorhanden ist.

    Für die Nacht sind die Energiekosten eigentlich fast zu billig um sie selber per BHKW herzustellen. MAcht nur sinn wenn die thermische Energie gebraucht wird. BHKW ist ab 0.5MW dafür wieder CO2-Steuerbefreit, sogar bei Fossil. (will ich aber eigentlich nicht). Thermisch oder zugeführt muss ich erst nachlesen.

    Um aber eine Störung von von z.B. 50KW eines BHKW aufzufangen bräuchte man schon einen ziemlich grossen Batterie-Speicher.

  • Um aber eine Störung von von z.B. 50KW

    Das sehe ich nicht so. Bei PV gibt es MW Anlagen. Also Wechselrichter sollten kein Problem sein. Und mit 30kWh LeFePo-Speicher kannst Du 30min 50kW machen. D. h. auch die Kosten sollten


    Ich würde den Speicher auch nicht zwingend mit PV laden. Wenn sonst kein Strom da, dann halt wenn Strom billig zu kaufen.

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