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Heizen, Kühlen und Klimatisieren mit dem Energieträger Erdgas Dipl.-Ing. Cord Müller Energieversorgung Filstal GmbH & Co. KG, Göppingen Vorsitzender des.

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Präsentation zum Thema: "Heizen, Kühlen und Klimatisieren mit dem Energieträger Erdgas Dipl.-Ing. Cord Müller Energieversorgung Filstal GmbH & Co. KG, Göppingen Vorsitzender des."—  Präsentation transkript:

1 Heizen, Kühlen und Klimatisieren mit dem Energieträger Erdgas Dipl.-Ing. Cord Müller Energieversorgung Filstal GmbH & Co. KG, Göppingen Vorsitzender des ASUE-Arbeitskreises "Gaswärmepumpen und Kältetechnik"

2 Kaltdampfprozess Wärmeabfuhr Wärmezufuhr Q ab Q zu Kältemittel flüssig Kältemittel gasförmig Druck reduzier- Ventil Verdichter Antriebsleistung P Druck niedrig Temperatur niedrig Druck hoch Temperatur hoch Verdampfer Verflüssiger

3 Kaltdampfprozess Heizfunktion = Wärmepumpe Kältemittel flüssig Kältemittel gasförmig Antriebsleistung P Druck niedrig Temperatur niedrig Druck hoch Temperatur hoch Wärmequellen ErdeWasserLuft Heizung

4 Kaltdampfprozess Kühlfunktion = Kälteanlage Kältemittel flüssig Kältemittel gasförmig Antriebsleistung P Druck niedrig Temperatur niedrig Druck hoch Temperatur hoch Wärmeabfuhr ErdeWasserLuft Kühlung

5 Kaltdampfprozess Wärmeabfuhr Wärmezufuhr Q ab Q zu Kältemittel flüssig Kältemittel gasförmig Druck reduzier- Ventil Druck niedrig Temperatur niedrig Druck hoch Temperatur hoch Verdampfer Verflüssiger Elektrische Energie Verluste bis zu 70 % Verdichter

6 Gasmotorischer Kaltdampfprozess Wärmeabfuhr Wärmezufuhr Q ab Q zu Kältemittel flüssig Kältemittel gasförmig Druck reduzier- Ventil Druck niedrig Temperatur niedrig Druck hoch Temperatur hoch Verdampfer Verflüssiger Verdichter Erdgas

7 Gasmotorischer Kaltdampfprozess Heizfunktion = Wärmepumpe Kältemittel flüssig Kältemittel gasförmig Druck niedrig Temperatur niedrig Druck hoch Temperatur hoch Wärmequellen ErdeWasserLuft Erdgas Heizung Warmwasser- bereitung

8 Gasmotorischer Kaltdampfprozess Kraft-Wärme-Kopplung & Wärmepumpe Kältemittel flüssig Kältemittel gasförmig Druck niedrig Temperatur niedrig Druck hoch Temperatur hoch Wärmequellen ErdeWasserLuft Erdgas Prinzip der Wärmepumpe Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung Heizung Warmwasser- bereitung

9 Gasmotorischer Kaltdampfprozess Kühlfunktion = Kälteanlage Kältemittel flüssig Kältemittel gasförmig Druck niedrig Temperatur niedrig Druck hoch Temperatur hoch Erdgas Wärmeabfuhr ErdeWasserLuft Kühlung Warmwasser- bereitung

10 Absorptionsprozess Wärmeabfuhr Wärmezufuhr Q ab Q zu Kältemittel flüssig Druck reduzier- Ventil Druck niedrig Temperatur niedrig Druck hoch Temperatur hoch Verdampfer Verflüssiger Pumpe Antriebsleistung P Absorber Austreiber Q ab Wärmeabfuhr Druck reduzier- Ventil NH 4 Erdgas

11 Absorptionsprozess Heizfunktion = Wärmepumpe Kältemittel flüssig Druck niedrig Temperatur niedrig Druck hoch Temperatur hoch Wärmequellen ErdeWasserLuft Pumpe Antriebsleistung P Absorber AustreiberNH 4 Erdgas Heizung

12 Absorptionsprozess Kühlfunktion = Kälteanlage Kältemittel flüssig Druck niedrig Temperatur niedrig Druck hoch Temperatur hoch Pumpe Antriebsleistung P NH 4 Erdgas Kühlung Wärmeabfuhr ErdeWasserLuft Absorber Austreiber

13 1. FAZIT: Der gasmotorische Kaltdampfprozess sowie der Absorptionsprozess sind energetische Verbesserungen des konventionellen, in der Regel strombetriebenen, Kaltdampfprozesses. Minderung Primärenergiebedarf gegenüber Kaltdampfprozess: Kaltdampfprozess (Strom) Vergleichsbasis Absorptionsprozess- 22 % Gasmotorischer Kaltdampfprozess- 29 % Auswertungen nach Herstellerangaben von: Mitsubishi Electric, York, AISIN Energetische Prozessverbesserungen

14 Umweltvorteile durch Prozessverbesserungen

15 Anwendungsbeispiele Absorber

16 Anwendungsbeispiele Gasmotorische Kaltdampfanlagen Panoramabad, Freudenstadt Seit über 20 Jahren ist die Gaswärmepumpe im Panoramabad in Freudenstadt bereits in Betrieb. Durch die gleichzeitige Nutzung der kalten und warmen Seite der Wärmepumpe wird entfeuchtet und geheizt. Nahwärme-Ost, Göppingen Seit 1983 wird die 30°C Abwärme aus der Produktion der Deutschen Gelatinefabrik Stoess (DGF) genutzt, um eine Schule, Schwimmbad, Verwaltungsgebäude und Mehrfamilienhäuser durch eine Gaswärmepumpe mit Wärme zu versorgen.

17 Quelle: Mitsubishi, Stulz Gas Heat Pumps (GHP) (Gasmotorische Kaltdampfanlagen)

18 Entwicklungsgeschichte Gas Heat Pumps (GHP) Increase in electric power demand & oil crisis Diversification of energy source Development April.1981 April.1984 Tokyo-Gas commissioned SANYO to produce a pilot GHP unit. SANYO participated in the government project of Gas Cooling Technology. Started joint development of GHP Released 15HP GHP April.1985 Present Three manufacturers entered into GHP market Achieved 1 million HP March.1999 April.2000 Sept.2000 Released Gas Engine Chiller/Heater Released 8 kW for residential use Released W – GHP multi 2001 … … … … ……… … with major gas companies. … … ……… Quelle: SANYO

19 Installierte Leistungen Gas Heat Pumps (GHP) Nuclear Power Plant Electric A/C of 1 million HP needs 1,000 MW electric consumption 1,000 MW Nuclear Power Plant SANYO GHP achieved cumulative 1 million HP installation on March ,000 MW Quelle: SANYO

20 Funktionsprinzip GHP: Räumliche Trennung des Prozesses Wärmeabfuhr Wärmezufuhr Q ab Q zu Kältemittel flüssig Kältemittel gasförmig Druck reduzier- Ventil Verdichter Verdampfer Verflüssiger Erdgas Antriebsleistung P Innengerät Außengerät

21 GHP - Hydraulikmodule Wassersystem! Quelle: Aisin, Berndt

22 GHP im Heizbetrieb

23 GHP im Kühlbetrieb

24 Anwendungsbeispiele Heizen und Kühlen 2. FAZIT: Ausgeführte Beispiele haben die Praxistauglichkeit über viele Jahre, teilweise sogar über Jahrzehnte, bestätigt. In den realisierten Anlagen wird jedoch häufig nur eine Funktion, das Heizen oder das Kühlen, genutzt. Die technische Möglichkeit, beide Funktionen zu nutzen, wurde bisher in den seltensten Fällen realisiert, da i. d. R. keine standardisierten Lösungen für die gemeinsame Nutzung angeboten wurden!

25 Wirtschaftlichkeit GHP Systemvergleich mit Investition Systemvergleich: Objekt:Büro- und Verwaltungsgebäude Heizleistung 33 kW Kälteleistung 28 kW Lösung 1:GHP mit VRF-System Investition EUR Lösung 2:Erdgaskessel und elektrisch angetriebener Kaltwassersatz Investition EUR Lösung 3:EHP mit VRF-System Investition EUR

26 Wirtschaftlichkeit GHP Vollkostenvergleich

27 Wirtschaftlichkeit Absorber Investition und Amortisation 1. Heizen und Kühlen eines Einkaufszentrums Lösung 1:2 Absorber, 2,2 MW Kälte und 1,87 MW Wärme, Investition 1,07 Mio EUR Betriebs-, Energie- und Wartungskosten EUR Lösung 2:2 Kaltwassersätze mit 2,2 MW Kälte und 1,87 MW Fernwärme Investition 0,92 Mio EUR Betriebs-, Energie- und Wartungskosten EUR 2. Vergleich Absorber mit strombetriebenem Kaltwassersatz: Mehrinvestition bei Absorber: EUR Einsparung Jahrskosten bei Absorber: EUR/a 3. Wirtschaftlichkeitsberechnung (stat. Amortisation): Amortisation Mehrinvestion:2,3 Jahre

28 Wirtschaftlichkeit Absorber Entwicklungen bis Heute

29 Wirtschaftlichkeitsberechnungen 3. FAZIT: GHP erfordert weniger Investitionen. Einsparungen von Kapitalkosten. Gemeinsam mit Energiekosteneinsparungen sehr wirtschaftlich. Absorber erfordert mehr Investitionen. Refinanzierung über Energiekosteneinsparungen. Mit Energiekosteneinsparungen wirtschaftlicher Betrieb. Anlagenwahl langfristige Festlegung. Kurzfristige Entwicklungen sollten wirtschaftliche Entscheidungen nicht dominieren.

30 Das Heizen, Kühlen und Klimatisieren mit dem Energieträger Erdgas ist realisierbar. Die Techniken sind erprobt und ausgereift. Sie haben über viele Jahre die Praxistauglichkeit bewiesen. Das Angebot an verfügbaren Geräten ist schon heute beachtlich und wird ständig größer. Der gasmotorische Kaltdampfprozess sowie der Absorptionsprozess hat den Vorteil der Einsparung an Energie. Mit Erdgas können die Emissionen an Klimagasen und Luftschadstoffen deutlich reduziert werden. Wirtschaftlich sind die gasmotorischen Anlagen und Absorber eine interessante Alternative gegenüber der herkömmlichen Technik. Zusammenfassung


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