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Wärme,	
  die	
  aus	
  der	
  Kälte	
  kommt	
  
Sonne,	
  Erde,	
  Lu6	
  und	
  Wärmepumpe	
  –	
  	
  
Eisspeicher	
  als	
  Primärquellenpuffer	
  
	
  
Energie-­‐Technik	
  Plamenig	
  
Isocal	
  Generalvertretung	
  Schweiz	
  &	
  
Liechtenstein	
  
Stöckackerstr.	
  30	
  
4142	
  Münchenstein	
  
www.isocal.ch	
  
2006	
   	
  Beginn	
  der	
  innovaDven	
  und	
  konstrukDven	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  
Entwicklung	
  des	
  SolarEis-­‐Speichers	
  in	
  Verbindung	
  
mit	
  einer	
  gasbetriebenen	
  Wärmepumpe	
  
	
  
2007  Entwicklung	
  eines	
  geräuschlosen	
  Dachabsorbers	
  
als	
  mulDfunkDonale	
  Wärmequelle	
  und	
  Wärme-­‐
senke;	
  Patent	
  auf	
  das	
  System	
  der	
  Wärmetauscher-­‐	
  
anordnung	
  beim	
  SolarEis-­‐Speicher	
  
2008  FerDgstellung	
  aller	
  Komponenten	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
   	
  	
  	
  
Namensschutz	
  für	
  "isocal"	
  und	
  "SolarEis“	
  
2009  Entwicklung	
  der	
  Steuerungstechnik;	
  
Aufnahme	
  Projektgeschä]	
  SEi;	
  DefiniDon	
  	
  
und	
  Entwicklung	
  Standardprodukt	
  SE	
  12	
  
2010  Generalvertretung	
  Schweiz	
  &	
  Liechtenstein	
  
Serienreife	
  SE	
  12	
  
KooperaDon	
  Viessmann/KWT	
  
	
  
2011  Lieferprogramm	
  SE	
  12	
  6,	
  8,	
  10	
  bis	
  20kW	
  ,	
  
Serienreife	
  SolarLu]-­‐Kollektor,	
  Ausbau	
  
Projektgeschä]	
  und	
  Solare	
  KlimaDsierung	
  
2012  Groß-­‐Projekte	
  EBV	
  Hamburg	
  Tilemannhöhe,	
  Evonik	
  
Köln-­‐Porz,	
  Ecolab	
  Langenfeld,	
  D´dorf	
  Heerdt	
  
	
  Viessmann	
  wird	
  Hauptgesellscha6er	
  
Isocal	
  HeizKühlsysteme	
  GmbH	
  
isocal	
  HeizKühlsysteme	
  GmbH	
  
Donaustraße	
  12	
  
D-­‐88046	
  Friedrichshafen	
  
www.isocal.de	
  
Wie	
  kann	
  man	
  die	
  Wärme	
  des	
  Sommers	
  
für	
  den	
  nächsten	
  Winter	
  nutzen	
  -­‐	
  und	
  umgekehrt?	
  
Wie	
  kann	
  man	
  die	
  Wärme	
  des	
  Tages	
  für	
  die	
  nächste	
  
Nacht	
  nutzen	
  -­‐	
  und	
  umgekehrt?	
  
Wie	
  kann	
  man	
  die	
  Wärme	
  und	
  Kälte	
  einer	
  
Wärmepumpe	
  gleichermaßen	
  nutzen?	
  
Indem	
  man	
  Wärme	
  und	
  Kälte	
  speichert!	
  
Bessere	
  Fragen	
  liefern	
  
bessere	
  Antworten	
  
Wie	
  kann	
  man	
  die	
  Wärme	
  des	
  Sommers	
  
für	
  den	
  nächsten	
  Winter	
  nutzen	
  -­‐	
  und	
  umgekehrt?	
  
Wie	
  kann	
  man	
  die	
  Wärme	
  des	
  Tages	
  für	
  die	
  nächste	
  
Nacht	
  nutzen	
  -­‐	
  und	
  umgekehrt?	
  
Wie	
  kann	
  man	
  die	
  Wärme	
  und	
  Kälte	
  einer	
  
Wärmepumpe	
  gleichermaßen	
  nutzen?	
  
In	
  der	
  Physik	
  gibt	
  es	
  nur	
  Wärme,	
  alles	
  oberhalb	
  
-­‐	
  273,15	
  °C	
  ist	
  im	
  physikalischen	
  Sinne	
  „warm“.	
  
Bessere	
  Fragen	
  liefern	
  
bessere	
  Antworten	
  
Während	
  andere	
  Speicherkonzepte	
  Wärme	
  
auf	
  hohem	
  Temperaturniveau	
  speichern,	
  
geht	
  SolarEis	
  einen	
  anderen	
  Weg:	
  
SolarEis	
  speichert	
  Wärme	
  verluslrei	
  	
  
auf	
  niedrigem	
  Temperaturniveau.	
  
In	
  einem	
  unterirdisch	
  eingebrachten	
  
Speicher.	
  
Sicher,	
  wirtscha6lich	
  und	
  
umwelIreundlich.	
  
Fünf	
  regeneraLve	
  Energiequellen	
  
im	
  opLmalen	
  Zusammenspiel	
  
Komponenten	
  des	
  SolarEis-­‐Systems	
  
SolarLu6-­‐Kollektor	
  
Er	
  nimmt	
  die	
  Wärme	
  der	
  Sonne	
  und	
  der	
  erwärmten	
  Umgebungslu]	
  auf	
  -­‐	
  auch	
  bei	
  Bewölkung	
  
oder	
  diffuser	
  Strahlung.	
  Sein	
  Energieertrag	
  ist	
  somit	
  höher	
  als	
  der	
  klassischer	
  Solaranlagen.	
  
Überschüsse	
  im	
  Sommer	
  werden	
  im	
  SolarEis-­‐Speicher	
  eingelagert.
SolarLu]-­‐Kollektor	
  
OpLmale	
  Nutzung	
  von	
  Solarer	
  Energie	
  
und	
  Umgebungswärme	
  
Während	
  der	
  SolarLu]-­‐Kollektor	
  in	
  der	
  Horizontalen	
  die	
  Solare	
  Energie	
  aufnimmt,	
  
bietet	
  der	
  Kollektor	
  in	
  der	
  VerDkalen	
  eine	
  große	
  Fläche	
  zur	
  Aufnahme	
  der	
  in	
  der	
  
Umgebungslu]	
  enthaltenen	
  Energie	
  –	
  auch	
  dann,	
  wenn	
  die	
  Sonne	
  nicht	
  scheint.	
  
SolarLu]-­‐Kollektor	
  
SolarEis-­‐Speicher	
  
In	
  der	
  warmen	
  Jahreszeit	
  werden	
  hier	
  überschüssige	
  Sonnenenergie	
  und	
  Wärme	
  aus	
  der	
  Umgebungslu]	
  auf	
  niedrigem	
  
Temperaturniveau	
  gespeichert.	
  Die	
  umgebende	
  Erdwärme	
  ermöglicht	
  die	
  Speicherung	
  über	
  längere	
  Zeit	
  und	
  ohne	
  
Isolierung.	
  Mit	
  Beginn	
  der	
  kalten	
  Jahreszeit	
  wird	
  die	
  Wärme	
  dem	
  Speicher	
  entzogen	
  und	
  über	
  die	
  Wärmepumpe	
  dem	
  
Warmwasserspeicher	
  und	
  dem	
  Heizsystem	
  zugeführt.	
  Beim	
  kontrollierten	
  Phasenübergang	
  von	
  Wasser	
  zu	
  Eis	
  werden	
  
große	
  Mengen	
  an	
  KristallisaDonsenergie	
  freigesetzt.	
  Das	
  Eis	
  steht	
  nun	
  zur	
  kostenlosen	
  Kühlung	
  zur	
  Verfügung.
SolarEis-­‐Speicher	
  
unterhalb	
  Frostgrenze	
  (ca.	
  1	
  m)	
  
Wärmepumpe	
  
Sie	
  entzieht	
  dem	
  unterirdischen	
  SolarEis-­‐Speicher	
  Wärme	
  und	
  führt	
  sie	
  dem	
  
Warmwasserspeicher	
  und	
  dem	
  Heizsystem	
  zu.	
  GleichzeiDg	
  versorgt	
  sie	
  die	
  Räume	
  mit	
  
Wärme.
SolarLu]-­‐Kollektor	
  
SolarEis-­‐Speicher	
  
unterhalb	
  Frostgrenze	
  (ca.	
  1	
  m)	
  
Sole/Wasser-­‐Wärmepumpe	
  
elektronisches	
  ExpansionsvenDl	
  
soleseiDg	
  bis	
  -­‐10	
  °C	
  Vorlau]emperatur	
  
Steuerung	
  
„Energiequellenmanagement“	
  
SolarEis-­‐Steuerung	
  
Sie	
  dirigiert	
  das	
  Gesamtsystem	
  und	
  entscheidet,	
  wann	
  der	
  SolarLu]-­‐Kollektor	
  Wärme	
  in	
  den	
  
SolarEis-­‐Speicher	
  einspeist	
  oder	
  ob	
  die	
  zur	
  Verfügung	
  stehende	
  Energie	
  direkt	
  über	
  die	
  
Wärmepumpe	
  an	
  das	
  Gebäude	
  abgegeben	
  werden	
  soll.
SolarLu]-­‐Kollektor	
  
SolarEis-­‐Speicher	
  
unterhalb	
  Frostgrenze	
  (ca.	
  1	
  m)	
  
Sole/Wasser-­‐Wärmepumpe	
  
elektronisches	
  ExpansionsvenDl	
  
soleseiDg	
  bis	
  -­‐10	
  °C	
  Vorlau]emperatur	
  
Das	
  SolarEis-­‐System	
  strebt	
  eine	
  hohe	
  
Primärquellentemperatur	
  an,	
  diese	
  wird	
  
durch	
  das	
  ständige	
  Laden	
  des	
  Speichers	
  
mit	
  Erdwärme,	
  Umgebungswärme	
  und	
  
solarer	
  Energie	
  gewährleistet.	
  
Die	
  KristallisaDonswärme	
  wird	
  nur	
  in	
  
folgenden	
  Fällen	
  genutzt:	
  
•  Die	
  regeneraDven	
  Wärmemengen	
  aus	
  
Erde,	
  Lu]	
  und	
  Sonne	
  reichen	
  nicht	
  aus	
  
und	
  das	
  System	
  muss	
  seine	
  Reserven	
  
nutzen.	
  
•  Das	
  beim	
  Phasenwechsel	
  entstehende	
  
Eis	
  soll	
  später	
  zur	
  Kühlung	
  genutzt	
  
werden.	
  
SolarEis	
  -­‐	
  Heizen	
  mit	
  Eis	
  
Intelligentes	
  Wärmequellenmanagement	
  
macht	
  den	
  Unterschied	
  
20
25
30
35
40
45
50
55
20 15 10 5 0 -5 -10 -15
Heizsystemtemperaturin°C
Außentemperatur in °C
22	
  %	
  
35	
  %	
  
21	
  %	
  
9	
  %	
   6	
  %	
  7	
  %	
  
erforderliche	
  Heizleistung	
  	
  in	
  kW	
  
10	
  
5	
  
2	
  
Heizleistung	
  
Vorlau6emperatur	
  
Mehr	
  als	
  65	
  %	
  des	
  Jahresenergie-­‐
bedarfs	
  werden	
  durch	
  Umgebungs-­‐
wärme	
  und	
  solare	
  Energie	
  über	
  	
  
das	
  Wärmequellenmanagement	
  
direkt	
  abgedeckt.	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
Wärmeentzug	
  durch	
  patenLertes	
  Verfahren	
  
Eis	
  ist	
  ein	
  guter	
  Isolator	
  und	
  verhindert	
  
bei	
  zunehmender	
  Dicke	
  den	
  weiteren	
  
Entzug	
  von	
  Wärme.	
  
Entgegen	
  Plawenwärmetauschern	
  mit	
  
konstanter	
  Oberfläche	
  bildet	
  sich	
  um	
  das	
  
Wärmetauscherrohr	
  ein	
  Eiszylinder,	
  der	
  
somit	
  die	
  Oberfläche	
  vergrößert.	
  
Die	
  größere	
  Oberfläche	
  gleicht	
  den	
  
schlechteren	
  Wärmedurchgang	
  des	
  	
  
Eises	
  aus	
  und	
  stellt	
  den	
  konstanten	
  
Wärmeentzug	
  sicher.	
  
0	
  °C	
  Wasser	
  und	
  0	
  °C	
  Eis.	
  
EnergeLsch	
  ein	
  Unterschied	
  wie	
  Tag	
  und	
  Nacht	
  
SolarEis	
  –	
  Leistungsprofil	
  SE	
  12	
  
Invest Heizung
 Betriebskosten Heizen 15 Jahre
InvesLLons-­‐	
  und	
  Betriebskosten	
  in	
  15	
  Jahren	
  
15.000 €
30.000 €
45.000 €
60.000 €
Ö
lbrennw
ertkessel
G
asbrennw
ertkessel
Pelletsheizung
Luft-W
ärm
epum
pe
Sole-W
P
Erdsonde
Sole-W
P
Eisspeicher
9.031 €10.532 €
13.456 €
34.681 €
29.214 €
40.487 €
23.400 €22.500 €
19.500 €19.900 €
11.470 €
15.580 €
Investitions- und Betriebskosten in 15 Jahren
20.000 €
40.000 €
60.000 €
80.000 €
Ö
lbrennw
ertkessel
G
asbrennw
ertkessel
Pelletsheizung
Luft-W
ärm
epum
pe
Sole-W
P
Erdsonde
Sole-W
P
Eisspeicher
100 €100 €
6.007 €
6.007 €
6.007 €
6.007 €
9.031 €10.532 €
13.456 €
34.681 €
29.214 €
40.487 €
2.750 €2.750 €9.900 €9.900 €
9.900 €
9.900 €
23.400 €22.500 €
19.500 €19.900 €
11.470 €
15.580 €
Investitions- und Betriebskosten in 15 Jahren
Invest Kühlung
 Betriebskosten Heizen 15 Jahre
 Betriebskosten Kühlung 15 Jahre
Invest Heizung
InvesLLons-­‐	
  und	
  Betriebskosten	
  in	
  15	
  Jahren	
  
Kostenbeispiel	
  UMBAU	
  /	
  SANIERUNG	
  
Projekt	
  Maisprach,	
  BL	
  -­‐	
  Komplewe	
  
Heizungssanierung,	
  Gebäude	
  (1912)	
  steht	
  
unter	
  Denkmalschutz	
  
•  SE-­‐12	
  10kW	
  Heizlast,	
  	
  
3	
  SLK-­‐F,	
  	
  
SolarEis	
  Steuereinheit	
  XL	
  
Kostenbeispiel	
  UMBAU	
  /	
  SANIERUNG	
  
SolarEis	
   CHF	
  
SolarEis	
  System	
  
10kW,	
  inkl.	
  SLK-­‐F,	
  
Steuereinheit	
  XL	
  
18‘500	
  
Anschluss	
  SolarEis-­‐
Speicher,	
  SLK-­‐F	
  an	
  
WP	
  
7‘500	
  
Elektrische	
  Arbeiten	
  
WP	
  &	
  SolarEis-­‐
System	
  
6‘500	
  
Zwischentotal	
   32‘500	
  
SolarEis	
   CHF	
  
Wärmeerzeugung	
   22‘500	
  
TWW	
  /	
  BWW	
   2‘500	
  
Wärmeverteilung	
   15‘500	
  
Durchbruch	
   1‘000	
  
Gartenarbeiten	
  /	
  
Aushub	
  
12‘500	
  
TOTAL	
   86‘500	
  
SubvenLon	
  Amt	
  für	
  
Umwelt	
  &	
  Energie	
  
BL	
  
6‘000	
  CHF	
  
TOTAL	
   80‘500	
  CHF	
  
Kostenbeispiel	
  UMBAU	
  /	
  SANIERUNG	
  
Erdsonde	
   CHF	
  
Erdsonden	
  &	
  
Zubehör	
  
32‘500	
  
Zwischentotal	
   32‘500	
  
Erdsonde	
   CHF	
  
Wärmeerzeugung	
   22‘000	
  
Wärmeverteilung,	
  
inkl.	
  Elektrische	
  
Arbeiten,	
  Transport	
  
&	
  Montage	
  
20‘000	
  
TOTAL	
   74‘500	
  
TOTAL	
  SolarEis	
  	
   80‘500	
  CHF	
  
Differenz	
  SolarEis	
  
VS	
  Erdsonde	
  im	
  
UMBAU	
  
6‘000	
  CHF	
  
Kostenbeispiel	
  UMBAU	
  /	
  SANIERUNG	
  
SolarEis	
   CHF	
  
SolarEis	
  System	
  
10kW,	
  inkl.	
  SLK-­‐F,	
  
Steuereinheit	
  XL	
  
18‘500	
  
Anschluss	
  SolarEis-­‐
Speicher,	
  SLK-­‐F	
  an	
  
WP	
  
7‘500	
  
Gartenarbeiten	
  /	
  
Aushub	
  
12‘500	
  
TOTAL	
   38‘500	
  
SubvenLon	
  Amt	
  für	
  
Umwelt	
  &	
  Energie	
  
BL	
  
6‘000	
  CHF	
  
TOTAL	
  SolarEis	
  	
   32‘500	
  CHF	
  
Erdsonde	
   CHF	
  
Erdsonden	
  &	
  
Zubehör	
  
32‘500	
  
TOTAL	
   32‘500	
  
Gleicher	
  Preis	
  der	
  beiden	
  Systeme	
  im	
  
UMBAU	
  /	
  SANIERUNG	
  Bereich	
  
Kostenbeispiel	
  NEUBAU	
  
SolarEis	
   CHF	
  
SolarEis	
  System	
  
10kW,	
  inkl.	
  SLK-­‐F,	
  
Steuereinheit	
  XL	
  
18‘500	
  
Anschluss	
  SolarEis-­‐
Speicher,	
  SLK-­‐F	
  an	
  
WP	
  
7‘500	
  
TOTAL	
   26‘000	
  
SubvenLon	
  Amt	
  für	
  
Umwelt	
  &	
  Energie	
  
BL	
  
6‘000	
  CHF	
  
TOTAL	
  SolarEis	
  	
   20‘000	
  CHF	
  
Erdsonde	
   CHF	
  
Erdsonden	
  &	
  
Zubehör	
  
32‘500	
  
TOTAL	
   32‘500	
  
SolarEis	
  System	
  12‘500	
  CHF	
  günsLger	
  im	
  
NEUBAU	
  
EinsparpotenDal	
  
Bsp.	
  an	
  Hand	
  10	
  kW	
  SolarEis	
  System	
  ausgelegt	
  auf	
  1‘800	
  
Betriebsstunden	
  der	
  WP	
  
•  18‘000	
  kWh	
  /	
  Jahr	
  ≈	
  1‘500	
  kg	
  Heizöl	
  ≈	
  1‘800	
  Liter	
  
•  Kosten	
  vor	
  Einsatz	
  SolarEis	
  ≈	
  1‘890	
  CHF	
  /	
  Jahr	
  
Nach	
  Einsatz	
  einer	
  Wärmepumpe	
  (JAZ	
  4.0)	
  
•  4‘500	
  kWh	
  /	
  Jahr	
  Antriebsenergie	
  WP	
  ≈	
  450	
  CHF	
  
Nach	
  Einsatz	
  einer	
  WP	
  in	
  Komb.	
  mit	
  SolarEis-­‐System	
  (JAZ	
  5.0)	
  
•  3‘600	
  kWh	
  /	
  Jahr	
  Antriebsenergie	
  WP	
  ≈	
  360	
  CHF	
  
EinsparpotenDal	
  
Bsp.	
  an	
  Hand	
  10	
  kW	
  SolarEis	
  System	
  ausgelegt	
  
auf	
  1‘800	
  Betriebsstunden	
  der	
  WP	
  
	
  
Einsparung	
  pro	
  Jahr:	
  1‘530	
  CHF	
  
	
  
	
  
Energiekostenentwicklung	
  
0	
  
5	
  
10	
  
15	
  
20	
  
25	
  
30	
  
"PrognosLzierte	
  Preisentwicklung	
  Heizöl"	
  
"PrognosDzierte	
  Preisentwicklung	
  Heizöl"	
  
SE-­‐12	
  zu	
  SEi	
  
SolarEis	
  SE-­‐12	
   SolarEis	
  SEi	
  
•  Paket-­‐Lösung	
  für	
  Heizlasten	
  von	
  
6,	
  8,	
  10	
  kW	
  mit	
  einem	
  SolarEis	
  
Speicher	
  –	
  und	
  12,	
  14,	
  16,	
  18	
  
und	
  20	
  kW	
  Heizlast	
  mit	
  2	
  
SolarEis	
  Speichern	
  geschalten	
  in	
  
Kaskade	
  
•  Lieferumfang:	
  SolarEis	
  Speicher	
  
12m3,	
  SolarLu]-­‐Kollektoren	
  S,	
  
SolarEis-­‐Steuereinheit	
  L	
  /	
  XL	
  
•  Einsatzbereiche:	
  EFH	
  /	
  MFH	
  
•  Voraussetzung:	
  Sole/Wasser	
  
Wärmepumpe	
  
•  Ausgelegt	
  auf	
  1‘800	
  
Betriebsstunden	
  der	
  WP	
  
•  Für	
  Heizlasten	
  grösser	
  als	
  20	
  kW	
  
•  Betonspeicher	
  wird	
  bauseiDg	
  
vor	
  Ort	
  gebaut	
  
•  SolarEis	
  Speicher	
  kann	
  mit	
  
diversen	
  anderen	
  Systemen	
  
kombiniert	
  werden	
  
•  Lieferumfang:	
  	
  nach	
  
Kundenwunsch	
  individuell	
  
•  Einsatzbereiche:	
  Industrie,	
  
Gewerbe,	
  Hotels,	
  Spitäler,	
  nahe	
  
Kaltewärmeverbundsnetze	
  
•  Nach	
  Kundenwunsch	
  
konfigurierbar	
  
SolarEis	
  im	
  Stadtarchiv	
  Stumgart	
  
SolarEis	
  im	
  
Stadtarchiv	
  Stumgart	
  
•  Wasserschutzgebiet	
  
•  Hohe	
  Anforderungen	
  an	
  Wirtscha]-­‐	
  
lichkeit,	
  Umweltverträglichkeit	
  und	
  	
  
Sicherheit	
  
•  2	
  Gasbrennwertkessel	
  
mit	
  250	
  und	
  300	
  kW	
  Leistung	
  
•  4	
  GasabsorpDonswärmepumpen	
  
mit	
  je	
  40	
  kW	
  
•  Speichervolumen	
  400.000	
  Liter	
  
Neubau,	
  gewerbliche	
  Nutzung	
  (50	
  W/qm),	
  miwleres	
  	
  
Klima,	
  2.000	
  Vollbenutzungsstunden,	
  benöDgte	
  
Jahresheizenergie	
  80	
  kW,	
  160.000	
  kWh	
  
Speichervolumen:	
  409	
  m3	
  
	
  
Kosten	
  für	
  Wärmetauscher:	
  ca.	
  39.800	
  Euro	
  /	
  47‘760	
  Fr.	
  
Kosten	
  für	
  RegeneraDon:	
  ca.	
  15.300	
  Euro	
  /	
  18‘360	
  Fr.	
  
Kosten	
  für	
  Speicher:	
  ca.	
  37.000	
  Euro	
  /	
  44‘400	
  Fr.	
  
	
  
Jährliche	
  Heizkosten:	
  ca.	
  7.200	
  Euro	
  /	
  8‘640	
  Fr.	
  
	
  
Kostenlos	
  zur	
  Verfügung	
  stehende	
  	
  
Kühlleistung:	
  25.800	
  kWh/a	
  
Diese	
  Kühlleistung	
  muss	
  in	
  anderen	
  System	
  für	
  	
  
4.644	
  Euro	
  /	
  5‘572.80	
  Fr.	
  eingekau]	
  werden	
  (zzgl.	
  
Aggregate)	
  
InvesLLons-­‐	
  und	
  
Betriebskosten	
  	
  
Gewerbeobjekt	
  
6%
11%
28%
9%
46%
Q_amb	
  (Sonne+Lu])	
  
Q_latent	
  
Q_sens	
  (25/0)	
  
Q_Erde	
  
Q_Fremdwärme	
  
Au]eilung	
  der	
  Entzugsenergie	
  
Aktuelle	
  Projekte	
  
Klimaschutzsiedlung
Köln-Porz
Die	
  Zukun6	
  
Nah-­‐Kaltwärmenetze	
  mit	
  SolarEis-­‐
Primärenergiespeicher	
  
Lage	
  Ihrer	
  Gemeinde	
  
Das	
  Nahwärmenetz	
  mit	
  SolarEis-­‐
Primärenergiespeicher	
  an	
  einem	
  Projektbeispiel	
  
Das	
  Versorgungsprinzip	
  
Anbindung	
  an	
  das	
  Nahwärmenetz	
  
(Eisspeicher)	
  
Das	
  Leitungssystem	
  –	
  die	
  Verlegung	
  
Das	
  Leitungssystem	
  –	
  die	
  Qualität	
  
Faserverbundrohre
PE-HD 100 – Rohre und Formteile
Entscheidende	
   Preistreiber	
   bei	
   der	
  
Fernwärmeversorgung	
   sind	
   die	
   hohen	
  
Kosten	
  für	
  die	
  Leitungsrohre,	
  z.B.:	
  PE100	
  
Wasserrohr	
   ca.	
   40	
   €/m	
   DN	
   200	
   vs.	
  
Kunststoffmantelrohr	
   isoliert	
   für	
  
Fernwärmeleitungen	
   ca.	
   220	
   €/m	
   DN	
  
200.	
  
	
  
Hinzu	
   kommt	
   der	
   durch	
   den	
   Transport	
  
entstehende	
   Wärmeverlust,	
   der	
   laut	
  
AGFW	
   bei	
   bundesweit	
   durch-­‐schniwlich	
  
12%	
  liegt.	
  
Das	
  Versorgungsprinzip	
  
Umgebungstemperatur	
  Erdreich	
   	
  Sommer 	
  =	
  +13°C	
  
	
   	
   	
   	
   	
   	
  Winter 	
  =	
  +	
  	
  3°C	
  
	
  
• 	
  	
  durch	
  angepasste	
  Systemtemperaturen	
  kein	
  Wärmeverlust	
  der	
  	
  	
  
	
  	
  	
  Transportleitung	
  
	
  
• 	
  	
  Winterbetrieb	
  –	
  Wärmegewinn	
  durch	
  Temperatur-­‐Unterschied	
  
	
  	
  	
  zwischen	
  Erdreich	
  und	
  Medium	
  
Das	
  Versorgungsprinzip	
  
Einspeisung	
  von	
  Stromüberkapazitäten	
  aus:	
  
	
  
• 	
  	
  Kra]werk	
  
• 	
  	
  Wasserkra]	
  
• 	
  	
  Photovoltaik	
  
• 	
  	
  Windkra]	
  
Das	
  Versorgungsprinzip	
  
Der	
   grundsätzliche	
   Vorteil	
   bei	
   dem	
  
Transport	
   der	
   Wärme	
   auf	
   einem	
  
niedrigerem	
   Temperaturniveau	
   als	
  
dem	
  der	
  Umgebung	
  ist,	
  dass	
  auf	
  dem	
  
Weg	
   zum	
   Energieverbraucher	
  
zusätzliche	
   Wärmegewinne	
   ent-­‐
stehen.	
  
	
  
Das	
  Kaltwärmenetz	
  übernimmt	
  damit	
  
die	
  FunkDon	
  eines	
  Erdkollektors.	
  
	
  
Entscheidend	
   für	
   diese	
   Überlegung	
  
sind	
  die	
  Temperatur	
  im	
  Boden	
  und	
  die	
  
der	
  Transportleitung.	
  
	
  
Wärme	
   strömt	
   immer	
   von	
   dem	
  
System	
   niedrigerer	
   Temperatur	
   zu	
  
dem	
  System	
  höherer	
  Temperatur.	
  
Das	
  Versorgungsprinzip	
  
Leistungsbereich	
  der	
  Wärmepumpe	
  
Zusammenfassung	
  
Das	
  vorliegende	
  Konzept,	
  zeigt	
  die	
  Machbarkeit	
  eines	
  Primärspeichersystems	
  mit	
  hieran	
  
angebundener	
  Versorgung	
  der	
  Liegenscha]en,	
  über	
  ein	
  kaltgehendes	
  Nahwärmenetz.	
  
	
  
Das	
  vorgestellte	
  System	
  stellt	
  eine	
  AlternaDve	
  zu	
  den	
  bisher	
  bekannten,	
  warmgehenden	
  
Nahwärmenetzen	
  dar.	
  Bedingt	
  durch	
  die	
  niedrigen	
  Systemtemperaturen	
  können	
  lokale	
  
Wärmequellen	
  erschlossen	
  und	
  in	
  das	
  System	
  eingebunden	
  werden.	
  	
  
	
  
Abwärme	
  auf	
  niedrigem	
  Temperaturniveau	
  kann	
  nutzbar	
  gemacht	
  werden	
  und	
  in	
  das	
  System	
  
eingebunden	
  werden	
  (Abwasser).	
  
	
  
Ziel	
  ist	
  ein	
  Wärmetransport	
  auf	
  einem	
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  Temperaturniveau.	
  
	
  
Die	
  im	
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  können	
  über	
  das	
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Zusammenfassung	
  
Das	
  Kaltwärmenetz	
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  eine	
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Dezentral	
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  die	
  
Wärme-­‐	
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Das	
  Kaltwärmenetz	
  dient	
  hierbei	
  als	
  Wärmquelle	
  und	
  stellt	
  die	
  Primärenergie	
  zur	
  
Verfügung.	
  
	
  
Jeder	
  Nutzer	
  hat	
  aufgrund	
  seiner	
  GebäudecharakterisDk,	
  die	
  Möglichkeit	
  den	
  
Energiebezug	
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Die	
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  ein	
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  vergütet	
  
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  kann	
  nutzbar	
  gemacht	
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Das	
  Netz	
  ist	
  fast	
  beliebig	
  erweiterbar,	
  der	
  örtliche	
  Ausstoß	
  von	
  Schadstoffen	
  wird	
  
deutlich	
  gemindert.	
  
Referenzen	
  
Nah-­‐Kaltwärmenetze	
  mit	
  SolarEis-­‐Primärenergiespeicher	
  
	
  
–	
  
	
  
Bereits	
  realisierte	
  Bauvorhaben	
  /	
  Projekte	
  
1.586.000	
  Liter	
  Wasservolumen	
  
19	
  Meter	
  Durchmesser,	
  6	
  Meter	
  lichte	
  Höhe	
  
Versorgung	
  von	
  466	
  Bestandswohnungen	
  
Wirtscha6lichkeit	
  und	
  NachhalLgkeit	
  
Ergebnisse	
  
Der	
  CO2-­‐Austoß	
  kann	
  um	
  78	
  Prozent	
  verringert	
  werden	
  –	
  
ohne	
  zusätzliche	
  Maßnahmen	
  an	
  der	
  Gebäudehülle.	
  
1.511	
  to/a	
  
Heute	
  
1	
   2	
   3	
   4	
   5	
  
6	
   7	
   8	
   9	
   10	
   11	
   12	
  
13	
   14	
   15	
   16	
   17	
   18	
   19	
  
20	
   21	
   22	
   23	
   24	
   25	
   26	
  
27	
   28	
   29	
   30	
   31	
  
336	
  to/a	
  
CO2	
  Vermeidung	
  
1.100.000	
  Euro	
  /	
  466	
  WE	
  =	
  2.360	
  Euro/WE	
  
Das	
  entspricht	
  den	
  Kosten	
  für	
  eine	
  Lü]ungsanlage	
  
Förderung:	
  50	
  Prozent	
  durch	
  die	
  Stadt	
  Hamburg	
  und	
  KfW	
  
MehrgeneraLonen-­‐Wohnen	
  und	
  
Mehrfamilienhäuser	
  zur	
  Miete	
  	
  
Etwa	
  50	
  m	
  vom	
  Rhein	
  und	
  ca.	
  10	
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  von	
  der	
  Kölner	
  Innenstadt	
  enlernt	
  ist	
  innerhalb	
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  auf	
  einer	
  Fläche	
  von	
  8.000	
  m²	
  ein	
  überschaubares	
  WohnquarDer	
  entstanden.	
  
•  4 einzelne Baukörper
•  4-geschossig + Staffelgeschoss
•  112 Wohnungen = 7.650 m² beheizte Fläche
•  Wohnungsgrößen von 46m² bis 116m²
•  jedes Haus hat eine Wärmepumpe
•  jedes Haus hat Flachdach – Solar-Absorber
•  ein gemeinsamer Eisspeicher
Leistung Heizen:
Heizbedarf: 26,1 kW/m²
Heizlast: 19,0 W/m²
Jahreszahl Wärmepumpe: 5,6
CO²-Wert: 7,5 kg/m²a
Solar-­‐	
  Eisspeicher:	
  
Länge	
  	
  	
  	
  	
  	
   	
   	
  Breite	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
   	
   	
  Höhe	
  
19,00	
  m 	
  	
  	
  	
  	
   	
  14,00	
  m 	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
   	
  4,50	
  m	
  
	
  
Volumen: 	
   	
  1.197,00	
  m³	
  
Wärmetauscher: 	
  9.000,00	
  m 	
  	
  
MehrgeneraLonen-­‐Wohnen	
  und	
  
Mehrfamilienhäuser	
  zur	
  Miete	
  	
  
Vielen	
  Dank	
  
für	
  Ihre	
  Aufmerksamkeit!	
  
Energie-­‐Technik	
  Plamenig	
  
Isocal	
  Generalvertretung	
  Schweiz	
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Liechtenstein	
  
Stöckackerstr.	
  30	
  
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Thermischer Energiespeicher SolarEis - die Zukunft der Energiespeicherung

  • 1. Wärme,  die  aus  der  Kälte  kommt   Sonne,  Erde,  Lu6  und  Wärmepumpe  –     Eisspeicher  als  Primärquellenpuffer     Energie-­‐Technik  Plamenig   Isocal  Generalvertretung  Schweiz  &   Liechtenstein   Stöckackerstr.  30   4142  Münchenstein   www.isocal.ch  
  • 2. 2006    Beginn  der  innovaDven  und  konstrukDven                                                       Entwicklung  des  SolarEis-­‐Speichers  in  Verbindung   mit  einer  gasbetriebenen  Wärmepumpe     2007  Entwicklung  eines  geräuschlosen  Dachabsorbers   als  mulDfunkDonale  Wärmequelle  und  Wärme-­‐ senke;  Patent  auf  das  System  der  Wärmetauscher-­‐   anordnung  beim  SolarEis-­‐Speicher   2008  FerDgstellung  aller  Komponenten                                           Namensschutz  für  "isocal"  und  "SolarEis“   2009  Entwicklung  der  Steuerungstechnik;   Aufnahme  Projektgeschä]  SEi;  DefiniDon     und  Entwicklung  Standardprodukt  SE  12   2010  Generalvertretung  Schweiz  &  Liechtenstein   Serienreife  SE  12   KooperaDon  Viessmann/KWT     2011  Lieferprogramm  SE  12  6,  8,  10  bis  20kW  ,   Serienreife  SolarLu]-­‐Kollektor,  Ausbau   Projektgeschä]  und  Solare  KlimaDsierung   2012  Groß-­‐Projekte  EBV  Hamburg  Tilemannhöhe,  Evonik   Köln-­‐Porz,  Ecolab  Langenfeld,  D´dorf  Heerdt    Viessmann  wird  Hauptgesellscha6er   Isocal  HeizKühlsysteme  GmbH   isocal  HeizKühlsysteme  GmbH   Donaustraße  12   D-­‐88046  Friedrichshafen   www.isocal.de  
  • 3. Wie  kann  man  die  Wärme  des  Sommers   für  den  nächsten  Winter  nutzen  -­‐  und  umgekehrt?   Wie  kann  man  die  Wärme  des  Tages  für  die  nächste   Nacht  nutzen  -­‐  und  umgekehrt?   Wie  kann  man  die  Wärme  und  Kälte  einer   Wärmepumpe  gleichermaßen  nutzen?   Indem  man  Wärme  und  Kälte  speichert!   Bessere  Fragen  liefern   bessere  Antworten  
  • 4. Wie  kann  man  die  Wärme  des  Sommers   für  den  nächsten  Winter  nutzen  -­‐  und  umgekehrt?   Wie  kann  man  die  Wärme  des  Tages  für  die  nächste   Nacht  nutzen  -­‐  und  umgekehrt?   Wie  kann  man  die  Wärme  und  Kälte  einer   Wärmepumpe  gleichermaßen  nutzen?   In  der  Physik  gibt  es  nur  Wärme,  alles  oberhalb   -­‐  273,15  °C  ist  im  physikalischen  Sinne  „warm“.   Bessere  Fragen  liefern   bessere  Antworten  
  • 5. Während  andere  Speicherkonzepte  Wärme   auf  hohem  Temperaturniveau  speichern,   geht  SolarEis  einen  anderen  Weg:   SolarEis  speichert  Wärme  verluslrei     auf  niedrigem  Temperaturniveau.   In  einem  unterirdisch  eingebrachten   Speicher.   Sicher,  wirtscha6lich  und   umwelIreundlich.  
  • 6. Fünf  regeneraLve  Energiequellen   im  opLmalen  Zusammenspiel  
  • 8. SolarLu6-­‐Kollektor   Er  nimmt  die  Wärme  der  Sonne  und  der  erwärmten  Umgebungslu]  auf  -­‐  auch  bei  Bewölkung   oder  diffuser  Strahlung.  Sein  Energieertrag  ist  somit  höher  als  der  klassischer  Solaranlagen.   Überschüsse  im  Sommer  werden  im  SolarEis-­‐Speicher  eingelagert. SolarLu]-­‐Kollektor  
  • 9. OpLmale  Nutzung  von  Solarer  Energie   und  Umgebungswärme   Während  der  SolarLu]-­‐Kollektor  in  der  Horizontalen  die  Solare  Energie  aufnimmt,   bietet  der  Kollektor  in  der  VerDkalen  eine  große  Fläche  zur  Aufnahme  der  in  der   Umgebungslu]  enthaltenen  Energie  –  auch  dann,  wenn  die  Sonne  nicht  scheint.  
  • 10.
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  • 16. SolarLu]-­‐Kollektor   SolarEis-­‐Speicher   In  der  warmen  Jahreszeit  werden  hier  überschüssige  Sonnenenergie  und  Wärme  aus  der  Umgebungslu]  auf  niedrigem   Temperaturniveau  gespeichert.  Die  umgebende  Erdwärme  ermöglicht  die  Speicherung  über  längere  Zeit  und  ohne   Isolierung.  Mit  Beginn  der  kalten  Jahreszeit  wird  die  Wärme  dem  Speicher  entzogen  und  über  die  Wärmepumpe  dem   Warmwasserspeicher  und  dem  Heizsystem  zugeführt.  Beim  kontrollierten  Phasenübergang  von  Wasser  zu  Eis  werden   große  Mengen  an  KristallisaDonsenergie  freigesetzt.  Das  Eis  steht  nun  zur  kostenlosen  Kühlung  zur  Verfügung. SolarEis-­‐Speicher   unterhalb  Frostgrenze  (ca.  1  m)  
  • 17.
  • 18.
  • 19.
  • 20.
  • 21.
  • 22. Wärmepumpe   Sie  entzieht  dem  unterirdischen  SolarEis-­‐Speicher  Wärme  und  führt  sie  dem   Warmwasserspeicher  und  dem  Heizsystem  zu.  GleichzeiDg  versorgt  sie  die  Räume  mit   Wärme. SolarLu]-­‐Kollektor   SolarEis-­‐Speicher   unterhalb  Frostgrenze  (ca.  1  m)   Sole/Wasser-­‐Wärmepumpe   elektronisches  ExpansionsvenDl   soleseiDg  bis  -­‐10  °C  Vorlau]emperatur  
  • 23. Steuerung   „Energiequellenmanagement“   SolarEis-­‐Steuerung   Sie  dirigiert  das  Gesamtsystem  und  entscheidet,  wann  der  SolarLu]-­‐Kollektor  Wärme  in  den   SolarEis-­‐Speicher  einspeist  oder  ob  die  zur  Verfügung  stehende  Energie  direkt  über  die   Wärmepumpe  an  das  Gebäude  abgegeben  werden  soll. SolarLu]-­‐Kollektor   SolarEis-­‐Speicher   unterhalb  Frostgrenze  (ca.  1  m)   Sole/Wasser-­‐Wärmepumpe   elektronisches  ExpansionsvenDl   soleseiDg  bis  -­‐10  °C  Vorlau]emperatur  
  • 24. Das  SolarEis-­‐System  strebt  eine  hohe   Primärquellentemperatur  an,  diese  wird   durch  das  ständige  Laden  des  Speichers   mit  Erdwärme,  Umgebungswärme  und   solarer  Energie  gewährleistet.   Die  KristallisaDonswärme  wird  nur  in   folgenden  Fällen  genutzt:   •  Die  regeneraDven  Wärmemengen  aus   Erde,  Lu]  und  Sonne  reichen  nicht  aus   und  das  System  muss  seine  Reserven   nutzen.   •  Das  beim  Phasenwechsel  entstehende   Eis  soll  später  zur  Kühlung  genutzt   werden.   SolarEis  -­‐  Heizen  mit  Eis  
  • 25. Intelligentes  Wärmequellenmanagement   macht  den  Unterschied   20 25 30 35 40 45 50 55 20 15 10 5 0 -5 -10 -15 Heizsystemtemperaturin°C Außentemperatur in °C 22  %   35  %   21  %   9  %   6  %  7  %   erforderliche  Heizleistung    in  kW   10   5   2   Heizleistung   Vorlau6emperatur   Mehr  als  65  %  des  Jahresenergie-­‐ bedarfs  werden  durch  Umgebungs-­‐ wärme  und  solare  Energie  über     das  Wärmequellenmanagement   direkt  abgedeckt.                  
  • 26. Wärmeentzug  durch  patenLertes  Verfahren   Eis  ist  ein  guter  Isolator  und  verhindert   bei  zunehmender  Dicke  den  weiteren   Entzug  von  Wärme.   Entgegen  Plawenwärmetauschern  mit   konstanter  Oberfläche  bildet  sich  um  das   Wärmetauscherrohr  ein  Eiszylinder,  der   somit  die  Oberfläche  vergrößert.   Die  größere  Oberfläche  gleicht  den   schlechteren  Wärmedurchgang  des     Eises  aus  und  stellt  den  konstanten   Wärmeentzug  sicher.  
  • 27. 0  °C  Wasser  und  0  °C  Eis.   EnergeLsch  ein  Unterschied  wie  Tag  und  Nacht  
  • 29. Invest Heizung Betriebskosten Heizen 15 Jahre InvesLLons-­‐  und  Betriebskosten  in  15  Jahren   15.000 € 30.000 € 45.000 € 60.000 € Ö lbrennw ertkessel G asbrennw ertkessel Pelletsheizung Luft-W ärm epum pe Sole-W P Erdsonde Sole-W P Eisspeicher 9.031 €10.532 € 13.456 € 34.681 € 29.214 € 40.487 € 23.400 €22.500 € 19.500 €19.900 € 11.470 € 15.580 € Investitions- und Betriebskosten in 15 Jahren
  • 31. Kostenbeispiel  UMBAU  /  SANIERUNG   Projekt  Maisprach,  BL  -­‐  Komplewe   Heizungssanierung,  Gebäude  (1912)  steht   unter  Denkmalschutz   •  SE-­‐12  10kW  Heizlast,     3  SLK-­‐F,     SolarEis  Steuereinheit  XL  
  • 32. Kostenbeispiel  UMBAU  /  SANIERUNG   SolarEis   CHF   SolarEis  System   10kW,  inkl.  SLK-­‐F,   Steuereinheit  XL   18‘500   Anschluss  SolarEis-­‐ Speicher,  SLK-­‐F  an   WP   7‘500   Elektrische  Arbeiten   WP  &  SolarEis-­‐ System   6‘500   Zwischentotal   32‘500   SolarEis   CHF   Wärmeerzeugung   22‘500   TWW  /  BWW   2‘500   Wärmeverteilung   15‘500   Durchbruch   1‘000   Gartenarbeiten  /   Aushub   12‘500   TOTAL   86‘500   SubvenLon  Amt  für   Umwelt  &  Energie   BL   6‘000  CHF   TOTAL   80‘500  CHF  
  • 33. Kostenbeispiel  UMBAU  /  SANIERUNG   Erdsonde   CHF   Erdsonden  &   Zubehör   32‘500   Zwischentotal   32‘500   Erdsonde   CHF   Wärmeerzeugung   22‘000   Wärmeverteilung,   inkl.  Elektrische   Arbeiten,  Transport   &  Montage   20‘000   TOTAL   74‘500   TOTAL  SolarEis     80‘500  CHF   Differenz  SolarEis   VS  Erdsonde  im   UMBAU   6‘000  CHF  
  • 34. Kostenbeispiel  UMBAU  /  SANIERUNG   SolarEis   CHF   SolarEis  System   10kW,  inkl.  SLK-­‐F,   Steuereinheit  XL   18‘500   Anschluss  SolarEis-­‐ Speicher,  SLK-­‐F  an   WP   7‘500   Gartenarbeiten  /   Aushub   12‘500   TOTAL   38‘500   SubvenLon  Amt  für   Umwelt  &  Energie   BL   6‘000  CHF   TOTAL  SolarEis     32‘500  CHF   Erdsonde   CHF   Erdsonden  &   Zubehör   32‘500   TOTAL   32‘500   Gleicher  Preis  der  beiden  Systeme  im   UMBAU  /  SANIERUNG  Bereich  
  • 35. Kostenbeispiel  NEUBAU   SolarEis   CHF   SolarEis  System   10kW,  inkl.  SLK-­‐F,   Steuereinheit  XL   18‘500   Anschluss  SolarEis-­‐ Speicher,  SLK-­‐F  an   WP   7‘500   TOTAL   26‘000   SubvenLon  Amt  für   Umwelt  &  Energie   BL   6‘000  CHF   TOTAL  SolarEis     20‘000  CHF   Erdsonde   CHF   Erdsonden  &   Zubehör   32‘500   TOTAL   32‘500   SolarEis  System  12‘500  CHF  günsLger  im   NEUBAU  
  • 36. EinsparpotenDal   Bsp.  an  Hand  10  kW  SolarEis  System  ausgelegt  auf  1‘800   Betriebsstunden  der  WP   •  18‘000  kWh  /  Jahr  ≈  1‘500  kg  Heizöl  ≈  1‘800  Liter   •  Kosten  vor  Einsatz  SolarEis  ≈  1‘890  CHF  /  Jahr   Nach  Einsatz  einer  Wärmepumpe  (JAZ  4.0)   •  4‘500  kWh  /  Jahr  Antriebsenergie  WP  ≈  450  CHF   Nach  Einsatz  einer  WP  in  Komb.  mit  SolarEis-­‐System  (JAZ  5.0)   •  3‘600  kWh  /  Jahr  Antriebsenergie  WP  ≈  360  CHF  
  • 37. EinsparpotenDal   Bsp.  an  Hand  10  kW  SolarEis  System  ausgelegt   auf  1‘800  Betriebsstunden  der  WP     Einsparung  pro  Jahr:  1‘530  CHF      
  • 38. Energiekostenentwicklung   0   5   10   15   20   25   30   "PrognosLzierte  Preisentwicklung  Heizöl"   "PrognosDzierte  Preisentwicklung  Heizöl"  
  • 39. SE-­‐12  zu  SEi   SolarEis  SE-­‐12   SolarEis  SEi   •  Paket-­‐Lösung  für  Heizlasten  von   6,  8,  10  kW  mit  einem  SolarEis   Speicher  –  und  12,  14,  16,  18   und  20  kW  Heizlast  mit  2   SolarEis  Speichern  geschalten  in   Kaskade   •  Lieferumfang:  SolarEis  Speicher   12m3,  SolarLu]-­‐Kollektoren  S,   SolarEis-­‐Steuereinheit  L  /  XL   •  Einsatzbereiche:  EFH  /  MFH   •  Voraussetzung:  Sole/Wasser   Wärmepumpe   •  Ausgelegt  auf  1‘800   Betriebsstunden  der  WP   •  Für  Heizlasten  grösser  als  20  kW   •  Betonspeicher  wird  bauseiDg   vor  Ort  gebaut   •  SolarEis  Speicher  kann  mit   diversen  anderen  Systemen   kombiniert  werden   •  Lieferumfang:    nach   Kundenwunsch  individuell   •  Einsatzbereiche:  Industrie,   Gewerbe,  Hotels,  Spitäler,  nahe   Kaltewärmeverbundsnetze   •  Nach  Kundenwunsch   konfigurierbar  
  • 41. SolarEis  im   Stadtarchiv  Stumgart   •  Wasserschutzgebiet   •  Hohe  Anforderungen  an  Wirtscha]-­‐   lichkeit,  Umweltverträglichkeit  und     Sicherheit   •  2  Gasbrennwertkessel   mit  250  und  300  kW  Leistung   •  4  GasabsorpDonswärmepumpen   mit  je  40  kW   •  Speichervolumen  400.000  Liter  
  • 42. Neubau,  gewerbliche  Nutzung  (50  W/qm),  miwleres     Klima,  2.000  Vollbenutzungsstunden,  benöDgte   Jahresheizenergie  80  kW,  160.000  kWh   Speichervolumen:  409  m3     Kosten  für  Wärmetauscher:  ca.  39.800  Euro  /  47‘760  Fr.   Kosten  für  RegeneraDon:  ca.  15.300  Euro  /  18‘360  Fr.   Kosten  für  Speicher:  ca.  37.000  Euro  /  44‘400  Fr.     Jährliche  Heizkosten:  ca.  7.200  Euro  /  8‘640  Fr.     Kostenlos  zur  Verfügung  stehende     Kühlleistung:  25.800  kWh/a   Diese  Kühlleistung  muss  in  anderen  System  für     4.644  Euro  /  5‘572.80  Fr.  eingekau]  werden  (zzgl.   Aggregate)   InvesLLons-­‐  und   Betriebskosten     Gewerbeobjekt   6% 11% 28% 9% 46% Q_amb  (Sonne+Lu])   Q_latent   Q_sens  (25/0)   Q_Erde   Q_Fremdwärme   Au]eilung  der  Entzugsenergie  
  • 44.
  • 45. Die  Zukun6   Nah-­‐Kaltwärmenetze  mit  SolarEis-­‐ Primärenergiespeicher  
  • 47. Das  Nahwärmenetz  mit  SolarEis-­‐ Primärenergiespeicher  an  einem  Projektbeispiel  
  • 48. Das  Versorgungsprinzip   Anbindung  an  das  Nahwärmenetz   (Eisspeicher)  
  • 49. Das  Leitungssystem  –  die  Verlegung  
  • 50. Das  Leitungssystem  –  die  Qualität   Faserverbundrohre PE-HD 100 – Rohre und Formteile Entscheidende   Preistreiber   bei   der   Fernwärmeversorgung   sind   die   hohen   Kosten  für  die  Leitungsrohre,  z.B.:  PE100   Wasserrohr   ca.   40   €/m   DN   200   vs.   Kunststoffmantelrohr   isoliert   für   Fernwärmeleitungen   ca.   220   €/m   DN   200.     Hinzu   kommt   der   durch   den   Transport   entstehende   Wärmeverlust,   der   laut   AGFW   bei   bundesweit   durch-­‐schniwlich   12%  liegt.  
  • 51. Das  Versorgungsprinzip   Umgebungstemperatur  Erdreich    Sommer  =  +13°C              Winter  =  +    3°C     •     durch  angepasste  Systemtemperaturen  kein  Wärmeverlust  der            Transportleitung     •     Winterbetrieb  –  Wärmegewinn  durch  Temperatur-­‐Unterschied        zwischen  Erdreich  und  Medium  
  • 52. Das  Versorgungsprinzip   Einspeisung  von  Stromüberkapazitäten  aus:     •     Kra]werk   •     Wasserkra]   •     Photovoltaik   •     Windkra]  
  • 53. Das  Versorgungsprinzip   Der   grundsätzliche   Vorteil   bei   dem   Transport   der   Wärme   auf   einem   niedrigerem   Temperaturniveau   als   dem  der  Umgebung  ist,  dass  auf  dem   Weg   zum   Energieverbraucher   zusätzliche   Wärmegewinne   ent-­‐ stehen.     Das  Kaltwärmenetz  übernimmt  damit   die  FunkDon  eines  Erdkollektors.     Entscheidend   für   diese   Überlegung   sind  die  Temperatur  im  Boden  und  die   der  Transportleitung.     Wärme   strömt   immer   von   dem   System   niedrigerer   Temperatur   zu   dem  System  höherer  Temperatur.  
  • 56. Zusammenfassung   Das  vorliegende  Konzept,  zeigt  die  Machbarkeit  eines  Primärspeichersystems  mit  hieran   angebundener  Versorgung  der  Liegenscha]en,  über  ein  kaltgehendes  Nahwärmenetz.     Das  vorgestellte  System  stellt  eine  AlternaDve  zu  den  bisher  bekannten,  warmgehenden   Nahwärmenetzen  dar.  Bedingt  durch  die  niedrigen  Systemtemperaturen  können  lokale   Wärmequellen  erschlossen  und  in  das  System  eingebunden  werden.       Abwärme  auf  niedrigem  Temperaturniveau  kann  nutzbar  gemacht  werden  und  in  das  System   eingebunden  werden  (Abwasser).     Ziel  ist  ein  Wärmetransport  auf  einem  niedrigen  Temperaturniveau.     Die  im  Erdreich  verlegten  Rohrleitungen  sind  nicht  isoliert  und  können  über  das  Erdreich  im   Jahresdurchschniw  Wärmegewinne  erzielen.    
  • 57. Zusammenfassung   Das  Kaltwärmenetz  stellt  eine  Form  des  Erdkollektors  dar.     Dezentral  installierte  Wärmepumpen  erzeugen  die  gewünschten  Temperaturen  für  die   Wärme-­‐  und  Warmwasserversorgung,  in  den  angeschlossenen  Gebäuden.     Das  Kaltwärmenetz  dient  hierbei  als  Wärmquelle  und  stellt  die  Primärenergie  zur   Verfügung.     Jeder  Nutzer  hat  aufgrund  seiner  GebäudecharakterisDk,  die  Möglichkeit  den   Energiebezug  und  die  notwendige  Heiztemperatur  selbst  zu  besDmmen.       Der  Nutzer  hat  die  Möglichkeit,  vorhandene  Wärmequellen  z.B.  Solarkollektoren   mit  dem  Wärmpumpensystem  effizient  zu  verknüpfen.  
  • 58. Zusammenfassung   Die  ProdukDon  von  Wärme  und  die  Einspeisung  kann  über  ein  Tarifmodel  vergütet   werden.   Hierdurch  lassen  sich  die  Primärkosten  senken  und  der  Wärmemengenpreis  sinkt.     Als  Wärmequellen  und  Wärmeerzeuger  lassen  sich  auch  Stromüberkapazitäten  (Smart   Grid)  einbinden.     Abwärme  aus  Windenergieanlagen,  Wechselrichter  von  PV-­‐Anlagen,  AbsorpDons-­‐  und   Kompressionskältemaschine  kann  nutzbar  gemacht  werden.     Das  Netz  ist  fast  beliebig  erweiterbar,  der  örtliche  Ausstoß  von  Schadstoffen  wird   deutlich  gemindert.  
  • 59. Referenzen   Nah-­‐Kaltwärmenetze  mit  SolarEis-­‐Primärenergiespeicher     –     Bereits  realisierte  Bauvorhaben  /  Projekte  
  • 60. 1.586.000  Liter  Wasservolumen   19  Meter  Durchmesser,  6  Meter  lichte  Höhe   Versorgung  von  466  Bestandswohnungen  
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  • 68. Der  CO2-­‐Austoß  kann  um  78  Prozent  verringert  werden  –   ohne  zusätzliche  Maßnahmen  an  der  Gebäudehülle.   1.511  to/a   Heute   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24   25   26   27   28   29   30   31   336  to/a   CO2  Vermeidung  
  • 69. 1.100.000  Euro  /  466  WE  =  2.360  Euro/WE   Das  entspricht  den  Kosten  für  eine  Lü]ungsanlage   Förderung:  50  Prozent  durch  die  Stadt  Hamburg  und  KfW  
  • 70. MehrgeneraLonen-­‐Wohnen  und   Mehrfamilienhäuser  zur  Miete     Etwa  50  m  vom  Rhein  und  ca.  10  km  von  der  Kölner  Innenstadt  enlernt  ist  innerhalb  einer  großzügigen   Parkanlage,  auf  einer  Fläche  von  8.000  m²  ein  überschaubares  WohnquarDer  entstanden.   •  4 einzelne Baukörper •  4-geschossig + Staffelgeschoss •  112 Wohnungen = 7.650 m² beheizte Fläche •  Wohnungsgrößen von 46m² bis 116m² •  jedes Haus hat eine Wärmepumpe •  jedes Haus hat Flachdach – Solar-Absorber •  ein gemeinsamer Eisspeicher Leistung Heizen: Heizbedarf: 26,1 kW/m² Heizlast: 19,0 W/m² Jahreszahl Wärmepumpe: 5,6 CO²-Wert: 7,5 kg/m²a Solar-­‐  Eisspeicher:   Länge                Breite                    Höhe   19,00  m            14,00  m                  4,50  m     Volumen:    1.197,00  m³   Wärmetauscher:  9.000,00  m    
  • 72. Vielen  Dank   für  Ihre  Aufmerksamkeit!   Energie-­‐Technik  Plamenig   Isocal  Generalvertretung  Schweiz  &   Liechtenstein   Stöckackerstr.  30   4142  Münchenstein   www.isocal.ch