Eisspeicher zur optimalen Dimensionierung von Klimaanlagen nutzen
Dynamische Abdeckung von Lastspitzen beim Kältebedarf. Nahtlose Integration in die Klimatechnik
Effiziente Lösungen für die Klimatisierung von Gebäuden
Der Klimawandel und die prognostizierte Erderwärmung machen effiziente Lösungen zur Kühlung von Gebäuden und ganzen Stadtteilen immer bedeutsamer. Energieeffiziente Klimatisierung ist mittlerweile ein zentraler Bestandteil bei der Planung von Neubauten. Herkömmliche Klimaanlagen benötigen allerdings erhebliche Mengen an Energie zur Kälteerzeugung, um auch an heißen Sommertagen die Kälteversorgung zu gewährleisten. Sie stoßen an ihre Grenzen, wenn es darum geht Energiekosten und Umweltauswirkungen der Klimatisierung zu begrenzen.
Eisspeicher eröffnen hier neue Spielräume und Einsparpotentiale, weil sie Bedarfsspitzen bei der Kälteversorgung ausgleichen und zudem als Eis-Energiespeicher überschüssige Energie aus regenerativen Energiequellen zwischenspeichern können. Diese und weitere Eigenschaften machen die Eisspeichertechnologie für die Klimatisierung von Gebäuden interessant.
Skizze: Integration in die Gebäudeklimatisierung
Wie Eisspeicher die optimale Dimensionierung von Klimaanlagen bei gleichzeitiger Reduktion der Energiekosten ermöglichen
Pufferspeicher zur Nutzung günstiger Stromtarife
Eisspeicher wirken als thermische Pufferspeicher. Sie nutzen die physikalischen Eigenschaften von Wasser und Eis, um überschüssige Energie zu speichern, die später, bei entsprechendem Bedarf, zur Kühlung von Gebäuden genutzt werden kann. Sie können mit günstigem Nachstrom oder überschüssigem Strom aus Solar- und Windenergie beladen werden. Wasser wird zu Eis gefroren und hierdurch Energie gespeichert. Tagsüber, bei hohem Kühlbedarf, wird das geschmolzene Eis zur Klimatisierung von Gebäuden genutzt. Der Eis-Pufferspeicher reduziert die Notwendigkeit an Zeiten mit hohem Kühlbedarf und ungünstiger Arbeitszahl der Kältemaschinen viel zusätzliche Energie zu erzeugen, um die Kälteversorgung der Klimaanlage abzusichern. Stattdessen wird eingespeicherte Kälte verwendet, die mit günstigeren Stromtarifen erzeugt wurde. Die Maschinen zur Kälteerzeugung können entsprechend für den durchschnittlichen Bedarf dimensioniert werden.
Entlastung der Stromnetze
Die Eigenschaft der Eisspeicher Energie zwischenzuspeichern, wenn die Kapazitäten den Bedarf übertreffen, sorgt nicht nur für Vorteile auf der Verbraucherseite, sondern trägt auch zur Entlastung des Stromnetzes während Spitzenzeiten bei und unterstützt eine stabilere Energieversorgung insgesamt. Die Lastschwankungen, die sich durch die Erhöhung des Anteils aus erneuerbaren Energien an der Stromversorgung ergeben, können mit Eis-Energiespeichern besser aufgefangen werden.
Ökologischer Fußabdruck und Energiewende
Der Einsatz von Eis als Kältespeicher für die Gebäudeklimatisierung bringt aber nicht nur die oben genannten, in erster Linie monetären Vorteile mit sich. Durch die Erhöhung der Energieeffizienz und der Reduzierung des Stromverbrauchs, tragen Eisspeicher direkt zur Verringerung der CO2-Emissionen bei. Die Nutzung von Überschüssen aus erneuerbaren Energiequellen zur Eisproduktion verringert nicht nur die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen, sondern minimiert die Umweltauswirkungen der Gebäudeklimatisierung insgesamt. Ein wichtiger Aspekt vor dem Hintergrund gestiegener Anforderungen an die Umweltverträglichkeit neuer Bauvorhaben und ein gutes Argument bei der Teilnahme an den Ausschreibungsverfahren für öffentliche Bauvorhaben.
Betriebskosten
Eisspeichersysteme haben in der Regel eine längere Lebensdauer als herkömmliche Technik zur Erzeugung von Kälte für die Gebäudeklimatisierung. Da nur wenige bewegliche Teile und mechanische Komponenten verwendet werden, sind Klimaanlagen mit Eisspeichern in der Regel wartungsärmer, haben weniger Ausfallzeiten und eine längere Lebensdauer. Eigenschaften, die sich positiv bei den Betriebskosten der Klimatechnik bemerkbar machen.
Integrierbarkeit und Flexibilität
Eisspeicher können zur Verbesserung der Energiebilanz einfach in die bestehende Klimatechnik integriert werden oder für moderne, energiesparende Klimaanlagen in Neubauten als fester Bestandteil der Kühlversorgung eingeplant werden. Sie finden Verwendung in der Klimatisierung von Bürogebäuden, Wohnanlagen, Krankenhäusern, Schulen und bei der Kühlung industrieller Produktion. Mit der Integration der Pufferspeicher in Kältezentralen können sogar ganze Stadtteile über ein Kältenetz effizient klimatisiert werden.
Optimales Zusammenspiel mit Flächenkühlung
Anlagen zur Flächenkühlung, die zumeist in der Form einer Deckenheizung/-kühlung verbaut werden und Gebäude mit einem ganzjährig angenehmen Raumklima versorgen, arbeiten besonders gut mit dem Eisspeicher zusammen, weil bei diesen Systemen bereits Kühltemperaturen, die nur geringfügig unterhalb der Raumtemperatur liegen, für Klimatisierungseffekte genutzt werden. Hierdurch verlängert sich der Zeitraum, in dem der Eisspeicher Räume mit Kälte versorgen kann.
sp.ICE - Besonders dynamisches Ladeverhalten für die Versorgung von Spitzenlasten bei der Klimatisierung
Die Zunahme von Sommertagen mit Spitzentemperaturen von mehr als 30°C beinhaltet eine besondere Herausforderung an die Klimatisierung von Gebäuden. Zum einen muss auch an diesen Tagen der Kältebedarf gedeckt werden, zum anderen werden aber selbst in besonders warmen Sommern wie 2022 nur an 18-20 Tagen solche Tageshöchstwerte erreicht.
Der sp.ICE Eisspeicher wurde genau für dieses Anforderungsprofil entworfen. Schnelle Einspeicherung von Energie in Eis und schnelle Abgabe von Kälte bei zusätzlichem Bedarf. Für das dynamische Be- und Entladeverhalten sorgt ein patentierter Wärmetauscher mit Kapillarrohrtechnik.
Die modulare Bauweise bietet Lösungen für die Klimatisierung von einzelnen Gebäuden aber auch zum Aufbau von ausreichenden Kapazitäten für die Versorgung von Kältenetzen. Die nahtlose Integration in die bestehende Klimatechnik wurde u.a. in Projekten für die Merck und die Bürozentrale der Materna TMT GmbH erfolgreich umgesetzt.
Unsere Ingenieure liefern nicht nur den projektskalierten Eisspeicher und unterstützen bei der Integration, sondern entwickeln auch komplette Kältekonzepte.
Die Materna TMT GmbH entwickelt und vertreibt Softwarelösungen für die Bereiche Bildungs- und Changemanagement und beschäftigt ca. 80 Mitarbeiter:innen.
Wie sich die Integration von 3 Eisspeichern mit einer Kapazität von zusammen 11 MWH auf die Leistung und den Energieverbrauch der Klimaanlage der Bürozentrale ausgewirkt hat, lesen Sie in unserem Projektbericht.