Einsatz dezentraler Wärmepumpen in einem solar dominierten Nahwärmenetz: Fid-Bau Portal

Einsatz dezentraler Wärmepumpen in einem solar dominierten Nahwärmenetz

Schulze, D. / Bley, B. / Günther, M.

Im Rahmen der Errichtung eines Neubaugebietes mit typisch ländlicher Bebauung soll die Wärmeenergieversorgung mit einem solar dominierten Energieerzeugungssystem realisiert werden. Die technischen Hauptkomponenten sind Solarkollektoren, saisonaler Wärmespeicher, Nahwärmenetz, und alternative Techniken für die nicht-solarthermische Energieerzeugung. Zur Minimierung von Netzverlusten soll das Nahwärmenetz bei niedrigen Temperaturen betrieben und jedes Haus mit einer Kleinstwärmepumpe ausgerüstet werden. Auf Grund der im Vergleich zu herkömmlichen Systemen insbesondere im Winterhalbjahr weitaus niedrigeren Betriebstemperaturen ergeben sich ein deutlich verbesserter Kollektorwirkungsgrad und eine höhere Temperaturspreizung im Langzeitspeicher. Die Absenkung der minimalen Speichertemperatur auf 5 Grad C ermöglicht eine Volumenreduktion um ca. 1/3 bei gleicher gespeicherter Energiemenge. Für die ökonomische Vorplanung wurde eine Energiebilanzmodell entwickelt. Eingangsgrößen sind die Wetterdaten (Globalstrahlung, Umgebungstemperatur) und die Systemparameter (Kollektorfläche, Speichervolumen, Leitungslängen, thermischer Energiebedarf für Heizung und Warmwasserbereitung). Als Resultate ergeben sich die erforderliche Zusatzheizung, der Kollektorkreis- und der Systemnutzungsgrad sowie der solare Gesamt-Deckungsanteil. Verglichen wurden zwei Systeme mit jeweils 500 m² Kollektorfläche und einem Speichervolumen von 300 m³. Mit dem Einsatz dezentraler Wärmepumpen steigt der Systemnutzungsgrad von 264 kWh/a/m² um fast 1/3 und damit der solare Gesamt-Deckungsanteil um mehr als 1/3 auf 69 %. Gleichzeitig verringern sich die Netzverluste im Nahwärmenetz um fast 40 % und die Speicherverluste um fast 20 %. Ohne die Berücksichtigung, dass bei der Nutzung von Wärmepumpen für die insgesamt bereitgestellte thermische Zusatzenergie nur etwa 25 bis 30 % elektrische Energie benötigt wird, ergibt sich bereits eine Einsparung an Primärenergie von ca. 35 %.