Latentwärmespeicher in netzreaktiven Gebäuden

Im Zuge der Modernisierung und des Ausbaus eines mittelständischen Firmensitzes soll auch das Anlagensystem zur Wärme-, Kälte- und Stromversorgung grundlegend erneuert werden. Zunächst wurde ein Monitoringsystem installiert, mit dem die Energieströme im heutigen Zustand der Anlage detailliert vermessen und analysiert werden. Darauf aufbauend wird ein Konzept entwickelt, wie ein innovativer Phasenwechsel-Kältespeicher zur Flexibilisierung und Effizienzsteigerung des Anlagenbetriebes in ein modernisiertes System optimal eingebunden werden kann. Hierzu wird die Anlage in einer Simulationsumgebung nachgebildet und verschiedene Speicherkonzepte und Betriebsstrategien werden in dynamischen Simulationen entwickelt. Schließlich wird der Phasenwechselspeicher gemäß dem besten Speicherkonzept installiert und messtechnisch im Anlagenbetrieb untersucht.

Im Zentrum des Energieversorgungssystems stehen drei Blockheizkraftwerke (BHKW), die lokal Strom und Wärme für den Gebäudebetrieb produzieren. Eine Absorptionskältemaschine nutzt überschüssige Wärme und wandelt diese in Kälte um. Ein Gaskessel sowie eine elektrisch angetriebene Kältemaschine sorgen für die Spitzenlastdeckung. Im Rahmen der Umbaumaßnahmen, welche drei weitere Gebäude in das Energieversorgungssystem integrieren, sollen die Bestandsanlagen um weitere Wärme- und Kälteerzeuger ergänzt werden. Um untertägige Schwankungen im Bedarf an Wärme, Kälte und Strom zu dämpfen und sogar gezielt auszunutzen, wird auf Basis von gemessenen Energieflüssen und Simulationsrechnungen ein eigens für den Firmensitz angepasstes Betriebs- und Speicherkonzept entwickelt. Dieses sieht u.a. einen Phasenwechsel-Kältespeicher mit einem Paraffin-Wassergemisch vor. Der Vorteil dieses Speichers liegt in der gegenüber herkömmlichen Wasserspeichern höheren Energiedichte und somit kompaketeren Bauform. Da die Platzverhältnisse vor Ort stark beschränkt sind, kann mittels der Phasenwechsel-Technologie eine größere Kältemenge gespeichert werden. Nach Implementierung des Speichers wird sein Verhalten im realen Anlagenbetrieb messtechnisch begleitet. Die gewonnen Erkenntnisse fließen in die Weiterentwicklung von PCM-Speichern ein.