Sebastian Schramm M.Sc. - Remscheid · 2017. 1. 16. · Sebastian Schramm M.Sc. 29.10.2012...

E2 - Erneuerbare Energien und Energieeffizienz

Sebastian Schramm M.Sc. 29.10.2012

Prof. Mario Adam

Erneuerbare Energien und Energieeffizienz

beim Heizen und Kühlen

• Solarenergie, Wärmepumpen

• Solare Kühlung, Kraft-Wärme-Kälte-

Kopplung (Sorptionstechnik)

• Heiztechnik, Energiesparendes Bauen

• Simulation Matlab/Carnot

• Arbeitseffiziente Versuchsplanung

Arbeitsgruppe (Stand 07/2012)

• 9 Wissenschaftliche Mitarbeiter

• Studentische u. Wissensch. Hilfskräfte

Projekte (in den letzten 5 Jahren)

• 6 Öffentlich geförderte Projekte

• rund 20 Industrieaufträge

• 3-jähriges BMU-Forschungsprojekt

„Solare Prozesswärme Standards“



Industrielle Energiebedarf 2007: 678 TWh/a

21% des Wärmebedarfs unter 100 °C

Solare Prozesswärme hat hohes Potenzial!

(techn. Potential 15,6 TWh/a, ca. 35 Mio.m2)

Endenergiebedarf Deutschland 2007

Hemmnisse zur stärkeren Verbreitung (ca. 90 weltweit dokumentierte Anlagen)

• Fehlende Bekanntheit der technischen

Möglichkeiten

• Geringes Angebot an fachkundigen

Energieberatern und Anlagenplanern

• Relativ hohe System- und Planungskosten

(Quelle: Uni Kassel)

Vorteile Solarer Prozesswärme

• Garantie eines fixen solaren

Wärmepreises / Einmalige Investition,

geringe Wartungskosten

• Werbewirksames Image



Fa. Hustert

• Galvanikunternehmen in Rahden

• Solaranlage 2010 gebaut

• Beheizung von Reinigungsbädern /

Trocknungskammern und Heizungs-

unterstützung

• 200 m2 Vakuumröhrenkollektoren

• Kollektorfeld ohne Dachfixierung

• Speicherlos

• Galvanikbäder dienen als Wärmesenke

zum Stagnationsschutz

• Aquasystem© der Fa. RitterXL Solar

• Einbindung ohne Wärmetauscher



Fa. Edmund Merl

• Lebensmittelhersteller in Köln-Brühl


• Erwärmung von Reinigungswasser

• 568 m2 Flachkollektoren

• 30 m3 Speichervolumen (10 Speicher)

Fa. Viessmann

• Produktionshalle in Faulquemont (FR)

• Beheizung von Bädern (Entfettung, Beizen)


• 20 m3 Speichervolumen

• Teilfeld senkrecht montiert mit 25°

gedrehten Röhren



Fa. Steinbach & Vollmann

• Galvanikunternehmen in Heiligenhaus


• Beheizung der Galvanikbäder, Heizungs-

und Brauchwasserunterstützung

• 400 m2 Vakuumröhrenkollektor

• 5 x 1500 l Solarspeicher

• Auf sehr hohen solaren Deckungsgrad

ausgelegt

• Optimierungspotential durch Monitoring

erkannt

• Speichereinbindung wurde umgebaut

• Von FHD entwickeltes Konzept zur

„Speichereinbindung mit dynamischen

Beladebereich“ zur schnellen Bereitstellung

hoher Prozesstemperaturen



Stand der Technik

• Solareinspeisung über

Ventil(e)

• gesamtes Speicher-

volumen ist

eingebunden

und wird erwärmt

• Vorteile bei niedrigen

Nutztemperaturen

Dynamischer

Beladebereich

• Entnahme über einen

3-Wege-Mischer

• Kleines Speicher-

volumen ist rasch auf

Nutztemperaturniveau

• Vorteile bei der Bereit-

stellung von Pro-

zesswärme auf hohem

Temperaturniveau

Einbindung von Solarspeichern



FH Düsseldorf

• Solares Kühlen

• 2011 installiert


• Absorptionskältemaschine Yazaki 17,5 kW

• 1…3 m3 Wärmespeicher

• 0,5…1,5 m3 Kältespeicher

• Nasskühlturm 43 kW

• Fancoils in Büroräumen

• Im Winter ist Heizen möglich

• Umfangreiche Datenerfassung



Brauerei Hofmühl

• Privatbrauerei in Eichstätt

• 1492 gegründet

• 80.000 hl/a Bierproduktion

• 2/3 der Produktion im Sommerhalbjahr

• 2.200 MWh/a Energieverbrauch

• Niedriger Energieverbrauch durch das

Kochverfahren „Merlin“

• 835 m2 Vakuumröhrenkollektoren (3 Felder)

• 110 m3 Speichervolumen (2x55m3)

• Bau und Monitoring der Anlage wurde im

Rahmen eines BMU-Projekts unter

Mitarbeit der TU Chemnitz realisiert.

• Ziel des Projekts war die Bereitstellung von

T > 100 °C



Brauerei Hofmühl

• Verbraucher:

Waschmaschine 86 °C

Brauch-/Brauwasser 60/80 °C

Raumheizung 50°C

• Rücklaufe der Verbraucher

auf hohem Temperaturniveau

können als Vorlauf von

niedrigerem Niveau dienen

• Geschichtete Beladung der

Speicher über Motorventile

• Wasser als Wärmeträger

• Aktiver Frostschutz

1. Solarkreiszirkulation

2. Beheizung der Kollektoren

mit Speicherwärme

• Im Winter wird ein Speicher

deaktiviert

FWM

BW

Hzg

(Quelle: TU Chemnitz)



Brauerei Hütt

• 1752 gegründete Privatbrauerei bei Kassel

• 70.000 hl/a Bierproduktion

• 30 % höhere Produktion im Sommer

• 1-Schichtbetrieb, 5 Tage/Woche

• 5.000 MWh/a Energieverbrauch

• 40...50 % Brauprozess

20...30 % Waschmaschine

• 155 m2 Flachkollektoren

• 10 m3 Speichervolumen

• Verbraucher:

Unterstützung der Brauwasserreserve 80°C

• Potentialstudie, Bau der Anlage und

Branchenkonzept wurde im Rahmen eines

BMU-Projekts der Uni Kassel realisiert.



Brauerei Hütt

Ausgangszustand

• Zentrales Dampfnetzwerk

• Prozesswasserbedarf für

Maischen, Läutern, Reinigen

• Speicher 1: 50 m³

30 % Bereitschaftsteil > 80 °C

• Speicher 2: 50 m³

mit variabler Füllmenge,

60...80 °C

• Beladung durch Wärmerück-

gewinnung (WRG) und

Entnahme zeitlich versetzt

• WRG I: Kühlung Würze

• WRG II: Dampfkondensation

aus Kochprozess

50 m³

80-90°C

50 m³

(variabel)

60-80°C

WRG II

WRG I

Frischwasser, 10 °C

Produktions-

wasser,

60-80 °C

Dampf, 100 °C

Abwasser (Quelle: Uni Kassel)



Brauerei Hütt

Vor Installation der Solaranlage

• Vorerwärmung der Würze

durch Speicher 1

• Trennung verschiedener

Temperaturniveaus (Maische

wird vom Speicher 2 bedient)

• WRG der Dampf-

kondensation bedient nur

Speicher 1

• Weitere WRG zur Vorheizung

von Frischwasser

Niedrigeres Temperatur-

niveau führt zu höherem

Potential für Solarwärme Würze, 75 °C Würze, 95 °C

Maischen,

60 °C

Frischwasser-

Vorwärmung




Brauerei Hütt

Installation der Solaranlage

• Wegen des hohem

Temperaturniveaus wurde

die Solaranlage nicht an

Speicher 2 angeschlossen

• Auf Grund des Lastprofils

konnte keine direkte

Frischwasservorwärmung

umgesetzt werden (hoher

Bedarf nachts und morgens)

Zusätzlicher Solar-

speicher war die beste

Lösung

10 m³ 150 m2

Solare

Frischwasser-

Vorwärmung




Fördersituation für solare Prozesswärme, Marktanreizprogramm (MAP)

• BAFA / Innovationsförderung

• Prozesswärmeanlagen 20 bis 1000 m2

• 50% der Nettoinvestitionskosten als

Investitionszuschuss

• Förderanforderung ab 100 m2:

Messeinrichtungen zur Erfassung des

Nutzwärmeertrags und

Fehlererkennung

• Antragstellung vor Auftragserteilung

beim BAFA

• Keine Kumulierung mit KfW-Mitteln

• KfW-Förderbank / „Erneuerbare Energien“

• Thermische Solaranlagen >40 m2

• Zinsgünstiges Darlehen mit

30% Tilgungszuschuss

• Einspeisung in Wärmenetz 40%

• Prozesswärme / Kältebereitstellung 50%

• Förderanforderung ab 100 m2: s.o.

• Antragstellung vor Auftragserteilung bei der

Hausbank, die das KfW-Darlehen

durchleitet



Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Haben Sie Fragen?

Kontaktdaten:

Sebastian Schramm

[email protected]

0211 4351 464

Josef-Gockeln-Str. 9, 40474 Düsseldorf

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