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1 Seasonal Thermal Energy Storage (STES) for EDUCATORS Saisonale thermische Energiespeicherung (STES) für Ausbilder (wissenschaftliche Lehrkräfte, Hochschulen,

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1 1 Seasonal Thermal Energy Storage (STES) for EDUCATORS Saisonale thermische Energiespeicherung (STES) für Ausbilder (wissenschaftliche Lehrkräfte, Hochschulen, öffentliche Verwaltung, etc.) Miguel Ramirez Dr Shane Colclough Prof Neil J Hewitt Deutsche Version: Dr.-Ing. Dan Bauer

2 Inhalte Was ist saisonale thermische Energiespeicherung (STES)? Warum STES? Geschichte der STES Wie funktioniert es? Möglichkeiten der Speicherung thermischer Energie Wie viel Energie kann gespeichert werden? Wo wird es am besten eingesetzt? Wie viel kostet es? Fallstudien 2

3 Inhalte Was ist saisonale thermische Energiespeicherung (STES)? Warum STES? Geschichte der STES Wie funktioniert es? Möglichkeiten der Speicherung thermischer Energie Wie viel Energie kann gespeichert werden? Wo wird es am besten eingesetzt? Wie viel kostet es? Fallstudien 3

4  Kälte während des Winters speicher, um sie im Sommer zu nutzen  Wärme im Sommer speichern, um sie im Winter zu nutzen 4 Was ist STES?

5 Inhalte Was ist saisonale thermische Energiespeicherung (STES)? Warum STES? Geschichte der STES Wie funktioniert es? Möglichkeiten der Speicherung thermischer Energie Wie viel Energie kann gespeichert werden? Wo wird es am besten eingesetzt? Wie viel kostet es? Fallstudien 5

6 Warum STES? Datenquelle: SoDa-is.com Der Energieverbrauch von Gebäuden macht 30-40% des gesamten Energieverbrauchs der EU aus 60-70% davon ist für die Beheizung von Wohngebäuden Wärmebedarf zur Raumheizung besteht meistens in der Winterzeit wenn wenig Solarstrahlung vorliegt Solarwärme wird im Sommer zur Nutzung im Winter gespeichert Nordeuropäische Länder haben eine mittlere Umgebungstemperatur von ca. 5°C und eine jährliche Globalstrahlungssumme von bis zu 1000 kWh/a m² (Stockholm)

7 Inhalte Was ist saisonale thermische Energiespeicherung (STES)? Warum STES? Geschichte der STES Wie funktioniert es? Möglichkeiten der Speicherung thermischer Energie Wie viel Energie kann gespeichert werden? Wo wird es am besten eingesetzt? Wie viel kostet es? Fallstudien 7

8  Antikes Persien 400 vor Christus wurden 20 Meter hohe Ziegeltürme (Yakhchals) genutzt, Eis zu speichern um damit bei Umgebungs- temperaturen bis zu 40°C zu kühlen  Römer nutzten im 1. Jahrhundert nach Christus Brunnen und transportierten Schnee um ihre Speisen und Wein zu kühlen  Kühlhäuser Im Jahrhundert wurde Fluss- oder Brunnenwasser genutzt, um im Inneren kühle Temperaturen zur Haltbarmachung von Lebensmitteln zu erzeugen (Middleton, England – Glen River, Nordirland). 8 Geschichte der STES – Kältespeicherung Source: Griffiths & Colclough Source: awesci.com

9  Deutschland nach dem 1. WK Erste Machbarkeitsstudien ab 1920 aufgrund der limitierten Ressourcen  USA Das Keck “Glas” Haus 1933 und das MIT Haus 1939 waren beide aus Glas und mit viel thermischer Kapazität zur Wärme- speicherung gebaut.  Dänemark, Schweden Während der 70er Jahre zwang die Ölkrise die Regierungen dazu, nach Alternativen zu suchen. Kleine und Große thermische Energiespeicher in Kombination mit Nahwärmesystemen wurden gebaut. 9 Geschichte der STES – Wärmespeicherung

10 Inhalte Was ist saisonale thermische Energiespeicherung (STES)? Warum STES? Geschichte der STES Wie funktioniert es? Möglichkeiten der Speicherung thermischer Energie Wie viel Energie kann gespeichert werden? Wo wird es am besten eingesetzt? Wie viel kostet es? Fallstudien 10

11 Wie es funktioniert - Komponenten Wärmequelle Solar Biomasse Industrielle Abwärme.. Thermische Speicher Hohe thermische Kapazität Große Volumina Geringe Wärmeverluste Anlagentechnik und Verteilung Brenner, Wärmepumpe Nahwärmesystem 11

12 Parallel Wärmepumpe, Solarkollektor und STES arbeiten unabhängig zur Deckung des Wärme- bedarfs Seriell Solarkollektor oder STES als Wärmequelle für die Wärme- pumpe oder in Ergänzung zu anderen Quellen Seriell/Parallel Mischbetrieb: Entweder die Wärmepumpe oder die Solarkollektoren stellen Wärme bereit. Dabei arbeiten sie seriell oder parallel. 12 Wie es funktioniert- Konfigurationen Source: Solites

13 Parallel Die Solarkollektoren sind direkt mit dem Speicher verbunden und beladen ihn in Zeiten hoher solarer Einstrahlung. Der Speicher liefert warmes Wasser zur Erzeugung von Trinkwarmwasser (TWW) und für die Raumheizung während der Heizperiode (Winter). Wenn die Temperatur des Speichers unter die notwendige Vorlauftemperatur fällt, liefert die Wärmepumpe die Wärme für Trinkwarmwasser und Raumheizung. Die Wärmequelle der Wärmepumpe ist extern und kann Umgebungsluft, Erdwärme oder Abwärme sein. 13 Wie es funktioniert- Konfigurationen Solar Collectors STES Heat Pump (Air/Ground source) DHW LOAD

14 Seriell Die Solarkollektoren, der Speicher und die Wärmepumpe sind in Reihe geschaltet. Wärme wird in Zeiten hoher solarer Einstrahlung gespeichert. Die Solarkollektoren können als direkte Wärmequelle für die Wärmepumpe dienen oder indirekt über den Wärmespeicher. Die Wärmepumpe wird als Wasser-Wasser-Wärmepumpe ausgeführt und ist in der Lage, den thermischen Leistungsbedarf der angeschlossenen Abnehmer zu decken. Der Speicher kann somit im Jahresschnitt auf niedrigeren Temperaturen betrieben werden, was dessen Wärmeverluste reduziert. 14 Wie es funktioniert- Konfigurationen Solar Collectors STES Heat Pump DHW LOAD

15 Seriell/Parallel Der Speicher wird von der Solarkollektoren beladen und stellt Wärme zur Trinkwarmwasserbereitung und Raumheizung bereit. Wenn die Temperatur im Speicher unter die mindestens notwendige Vorlauftemperatur fällt, erhöht die Wärmepumpe das Temperaturniveau. Die Wärmepumpe nutzt so die im Speicher noch verbliebene Energiemenge. In allen drei Fällen kann die Wärmepumpe zu Zeiten mit niedrigen Stromkosten betrieben werden, um den Trimkwarmwasserspeicher kostengünstig zu beladen. Eventuell muss ein Back-Up-System, z.B. ein Gaskessel, ergänzt werden. 15 Wie es funktioniert- Konfigurationen Solar Collectors STES Heat Pump DHW LOAD

16 Beispiel für den Betriebsmodus Seriell/Parallel (EINSTEIN Demonstrationsanlagen)

17 Beladung Die Beladung des STES startet, wenn Wärme von den Solarkollektoren zur Verfügung steht. Solarwärme kann während den Sommermonaten gesammelt und im STES zur späteren Nutzung gespeichert werden. Wenn der Speicher separate Anschlusse zur Be- und Entladung hat, kann zeitgleich be- und entladen werden. Wie es funktioniert – Seriell/Parallel

18 Direkte Entladung Die Entladung beginnt mit der Heizperiode. Der STES liefert Wärme zu Gebäuden mittels eines Nahwärmenetzes. Die Vorlauftemperatur wird gemäß Heizkurve der Abnehmer gesteuert. Üblicherweise ist die maximale Vorlauftemperatur aus dem STES auf 80°C begrenzt. Mit druckbehafteten Speichern sind auch Temperaturen >100°C möglich. T STES > 50°C Wie es funktioniert – Seriell/Parallel

19 Wärmepumpenbetrieb Die Wärmepumpe wird dann betrieben, wenn die STES- Austrittstemperatur geringer ist, als die notwendige Vorlauftemperatur der Wärmeabnehmer. Warmes Wasser aus dem STES dient dann als Wärmequelle für den Verdampfer der Wärmepumpe während der Kondensator der Wärmepumpe heißes Wasser mit ausreichend hoher Temperatur den Abnehmern zur Verfügung stellt. 10°C < T STES < 50°C Wie es funktioniert – Seriell/Parallel

20 Zusatzsystem– Brenner Wenn das Wasser im STES auf eine Temperatur sinkt, die unterhalb einer Mindesttemperatur für die Wärmepumpe liegt (z.B. 10°C), wird das Zusatzheizsystem zugeschaltet. In diesem Zustand ist der STES vollständig entladen und die Wärmeversorgung obliegt vollständig dem Zusatzheizsystem. T STES < 10°C Wie es funktioniert – Seriell/Parallel

21 21 Zusatzsystem – Brenner/Wärmepumpe Ein Zusatzsystem ist wichtig um Lastspitzen abzudecken und für Zeiträume, in denen der STES vollständig entladen ist. Wärmepumpen sind typischerweise 3 bis 4 mal effizienter als konventionelle Heizsysteme. Wasser/Wasser-Wärmepumpen haben eine niedrige Rücklauftemperatur zum STES. Das begünstigt die Ausbildung einer ausgeprägten Temperaturschichtung im STES. Niedrigere Temperaturen im unteren Teil des STES begünstigen hohe Solarkollektorwirkungsgrade und reduzieren die Wärmeverluste durch den Boden. Wie es funktioniert – Seriell/Parallel

22 Inhalte Was ist saisonale thermische Energiespeicherung (STES)? Warum STES? Geschichte der STES Wie funktioniert es? Möglichkeiten der Speicherung thermischer Energie Wie viel Energie kann gespeichert werden? Wo wird es am besten eingesetzt? Wie viel kostet es? Fallstudien 22

23 Latente Wärme Chemisch gebundene Energie Fühlbare Wärme 23 Möglichkeiten der Speicherung thermischer Energie

24 Latente Wärme Übliche Materialien zur Speicherung latenter Wärme sind fest-flüssig- Phasenwechselmaterialien (PCM). Thermische Energie kann von PCM sowohl im festen als auch im flüssigen Zustand aufgenommen werden. Jedoch nehmen sie eine sehr große Energiemenge während des Phasenwechsels von fest nach flüssig auf. PCMs können bei gleichem Volumen bis zu 5 bis 14 mal mehr Energie speichern als herkömmliche Speichermaterialien wie Wasser, Mauerwerk oder Felsgestein. Wenn einem PCM-Speicher Wärme entnommen wird, wechselt der Aggregatszustand des PCM von flüssig nach fest. Dabei wird die latente Wärme frei. Möglichkeiten der Speicherung thermischer Energie

25 Thermochemische Energiespeicherung Die Speicherung chemisch oder sorptiv gebundener Wärme stellt eine vielversprechende Möglichkeit der Energiespeicherung dar, mit einigen Vorteilen gegenüber der Speicherung latenter oder fühlbarer Wärme. Die Energiedichte liegt theoretisch bis zu 10 mal höher als die von Wasser, was deutlich platzsparendere Speicher ermöglicht. Die reversibel stattfindende Reaktion ist annähernd Verlustfrei. Diese beiden Vorteile vereinfachen eine effiziente Speicherung thermischer Energie über lange Zeiträume. Möglichkeiten der Speicherung thermischer Energie

26 Fühlbare Wärme Fühlbare Wärme ist thermische Energie, die von einem Material abgeführt wird oder diesem zugeführt wird, wodurch sich dessen Temperatur (fühlbar) ändert. Es ist die gebräuchlichste und direkteste Methode, Wärme zu speichern. Jedoch sind Wärmeverluste bei kalter Umgebung sowie das große notwendige Volumen wesentliche Nachteile. Üblicherweise werden Wasserspeicher eingesetzt. Innovative Entwicklungen nutzen eine ausgeprägte Temperaturschichtung im Speicher sowie hocheffiziente Wärmedämmung des Speichers zur Effizienzsteigerung. Möglichkeiten der Speicherung thermischer Energie

27 Inhalte Was ist saisonale thermische Energiespeicherung (STES)? Warum STES? Geschichte der STES Wie funktioniert es? Möglichkeiten der Speicherung thermischer Energie Wie viel Energie kann gespeichert werden? Wo wird es am besten eingesetzt? Wie viel kostet es? Fallstudien 27

28 Q= m.c p.ΔΤ Q: Gespeicherte Energiemenge m: Masse des Speichermaterials c p : Spezifische Wärmekapazität des Speichermaterials ΔT: Temperaturänderung des Speichermaterials während der Beladung 28 Wie viel Energie kann gespeichert werden?

29 Beispiel: Solarkollektoren erwärmen 100 m 3 Wasser im inneren eines gedämmten Warmwasserspeichers von 25 auf 50°C. Welche Energiemenge ist im Wasser gespeichert? Q = m.c p.ΔΤ m = ρ.V = 1000kg/m 3 x100m 3 = kg c p = 4.18 kJ/kg.K) ΔΤ= 25 K Q= x 4.18 x 25 = MJ = 2.9 MWh 29 Wie viel Energie kann gespeichert werden?

30 WarmwasserspeicherErdbeckenspeicher Erdsonden-Wärmespeicher Aquifer-Wärmespeicher ~70 kWh/m³ 1) ~55 kWh/m³ 2) kWh/m³ kWh/m³ 1) max =90 °C, min =30 °C ohne Wärmepumpe 2) max =80 °C, min =10 °C Kies/Wasser-TES mit Wärmepumpe Wie viel Energie kann gespeichert werden?

31 Wärmeverluste Wärmeverluste von STES können hoch sein 31 A: konventionelles Dämmmaterial: λ = 0,05 W/(m·K), Dämmstärke s = 0,2 m B: konventionelles Dämmmaterial: λ = 0,05 W/(m·K), Dämmstärke s = 2 m C: Vakuumdämmung: λ = 0,005 W/(m·K), Dämmstärke s = 0,2 m Zeit in Tagen Abkühlkurven eines Warmwasserspeichers mit einem Netto- Wasservolumen von 10 m 3 (zylindrische Form: Ø 2 m, Höhe 3,18 m); Starttemperatur 80 °C, Außentemperatur 5 °C Wegen des geringeren Oberflächen/Volumen- Verhältnisses kühlen große Speicher langsamer ab und werden deshalb bevorzugt. Dies führte zur Kombination von großen STES mit Nahwärmesystemen.

32 Inhalte Was ist saisonale thermische Energiespeicherung (STES)? Warum STES? Geschichte der STES Wie funktioniert es? Möglichkeiten der Speicherung thermischer Energie Wie viel Energie kann gespeichert werden? Wo wird es am besten eingesetzt? Wie viel kostet es? Fallstudien 32

33 Wo wird es am besten eingesetzt? Gebäude Typ Einzelnes Gebäude Quartierslösung Neubau (bevorzugt) Bestand Klimatische Verhältnisse Hohe jährliche Solarstrahlungssumme & moderater Wärmebedarf im Winter ist ideal Heizungstyp Nahwärme Niedertemperatur-Heizung 33 Source: Asko professionals

34 STES Untergrundverhältnisse Geologie Flächenbedarf Hydrogeologie (Grundwasserleiter) Wärmequelle Genügend Fläche für Solarkollektoren (Freiland, Dach) Industrielle Abwärme (Temperaturniveau, Verfügbarkeit, Entfernung) Verfügbarkeit Nahwärmenetz Nutzungsweise Einzellast – (stabiler Betrieb) Nutzung durch unabhängige Abnehmer (komplexe Regelung erforderlich) 34 Wo wird es am besten eingesetzt? - Randbedingungen

35 Wo wird es am besten eingesetzt? – EINSTEIN Daten Standort innerhalb der EU Der Wärmebedarf zur Raumheizung in der EU variiert stark von Land zu Land. Er hängt im Wesentlichen vom Gebäudebestand, der Zeit der Errichtung der Gebäude, der Bebauungsdichte und lokalen klimatischen Verhältnissen ab. 35 Die größten Potentiale zur Errichtung von STES-Systemen in Europa sind in folgendem Bericht aufgeführt: “Classification of EU building stock according to energy demand requirements.”“Classification of EU building stock according to energy demand requirements.” Residential energy demand vs. average ambient temperature. (ACC4: Bulgaria, Romania, Turkey, Croatia; EFTA3: Iceland, Norway and Switzerland; NMS 10: new ten member states since May (Source: ECPHEATCOOL).

36 Wo wird es am besten eingesetzt? – EINSTEIN Daten STES Integration Entsprechend der letzen Vorgaben der EU Länder bezüglich Energieeinsparung und Energieeffizienz werden Gebäude zukünftig voraussichtlich einen geringeren Energiebedarf aufweisen (<50kWh/m²a). Dies ermöglicht niedrigere Vorlauftemperaturen für Heizsysteme und so geringere Wärmeverluste. STES-Systeme können so besser mit energieeffizienten Heiztechniken kombiniert werden. Die Kombination von STES mit diversen Wärmeerzeugern wie z.B. Gaskesseln, Wärmepumpen, Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) und unterschiedlichen Verteilsystemen ist in diesem Dokument diskutiert: “Technology assessment HVAC and DHW systems in existing buildings throughout the EU” 36

37 Wo wird es am besten eingesetzt? – EINSTEIN Daten Planung der STES-Systeme und EINSTEIN-Anlagen Zahlreiche Schritte sind zur Planung eines STES-Systems erforderlich. Technische Lösungen müssen erarbeitet und Entscheidungen getroffen werden, wie z.B. Größe des Wärmespeichers, Standort, Fläche der Solarkollektoren und Überarbeitung der Heiztechnik. Das transiente Verhalten des System, abhängig von Wetter und Last, muss im Vorfeld berechnet und vorausgesagt werden. Eine umfassende Anleitung zur Planung von STES-Systemen ist hier gegeben: “Design guidelines for STES systems in Europe”.“Design guidelines for STES systems in Europe” 37 Ein Überblick über die Ausführung der EINSTEIN- Demonstrationsanlagen findet sich hier.hier

38 Decision Support Tool Im Rahmen des EINSTEIN-Projekts wurde ein Decision Support Tool (DST) entwickelt, um im ersten Planungsschritt den besten Entwurf bezüglich Investitions- und Betriebskosten zu analysieren. Das DST unterstützt die Anwender die besten Technologien und deren Leistungsfähigkeit in Abhängigkeit der Randbedingungen zu ermitteln: Klimatische Verhältnisse Platzbedarf Erfordernisse bezüglich Ausrüstung und Integration (Solarkollektoren, STES, Nahwärmenetzt, Wärmepumpe, Zusatzsystem) Anwenderzielgruppe Zielgruppe des DST sind Ingenieure und Bauunternehmen mit Basiswissen bzgl. HLK-Anlagen jedoch ohne Erfahrung mit STES-Systemen. Für weitere Information bzgl. des DST bitte hier klicken.hier 38 Wo wird es am besten eingesetzt? – STES Design Tool

39 DST Beschreibung Das DST besteht aus drei wesentlichen Bereichen: Dateneingabe Berechnungsbereich Ergebnisbereich Vergleich verschiedener Fälle Neben der Auslegung von STES-Systemen erlaubt das DST dem Anwender auch, verschiedene Szenarios zu analysieren und miteinander zu vergleichen. Zentrale und dezentrale Konfigurationen können für jeden Standort, jede Systemgröße und für Neubau und Gebäudebestand analysiert werden. Hier geht’s zum DST: 39 DECISION SUPPORT TOOL Wo wird es am besten eingesetzt? – STES Design Tool

40 Wo wird es am besten eingesetzt? – Kombination aus Energieeffizienz und Nutzung erneuerbarer Energien Energie-Strategie STES-Systeme müssen Teil einer ganzheitlichen Energie-Strategie sein, um maximal effizient zu sein. Dazu gehört: Reduktion des Energiebedarfs des bestehenden Gebäudes durch energetische Sanierung Einbindung erneuerbarer Energie Einbindung spezieller Lösungen wie STES Diese Entscheidungen müssen auf Basis individueller Gegebenheiten getroffen werden: Klima Kosten Gebäudetyp Um die Kostengünstigste Kombination verschiedener Maßnahmen zu ermitteln wurde ein Evaluation Tool erstellt. 40

41 41 Wo wird es am besten eingesetzt? – Evaluation Tool Konfiguration des Evaluation Tools 1.Definition des Gebäudes Auswahl der Klimaregion Auswahl des Gebäudetyps Oberfläche des Gebäudes 2. Angestrebte Energieein- sparung Wahl der Höhe der Energieeinsparung 3. Berechnung kostengüns- tigste Lösung Abfrafge der Datenbank mit Lösungen Vergleich mit den optimalen Fällen, welche die ausgewählte Energieeinsparung ermöglichen Identifikation der kostengünstigsten Kombination passiver und aktiver Maßnahmen (inkl. STES) 4. Ergebnisse Beste Kombination ausgewählt Primärenergieeinsparung. (kWh/a) Erforderliches Investment (€)

42 42 EVALUATION TOOL – Die kostengünstigste Lösung Software Model zur Beurteilung des energetischen Verhaltens bestehender Gebäude Passive Sanierungs- maßnahmen Beitrag des STES zur Kosteneffizienz Evaluation Tool für wirtschaftlichste Rahmenbe- dingungen bei der Sanierung Decision Tool zur Auslegung und Bewertung des STES Hauptziel: “Entwicklung eines methodischen Evaluation Tools zur wirtschaftlichsten globalen energetischen Vorgehensweise bei der Gebäudesanierung” EVALUATION TOOL

43 43 Wo wird es am besten eingesetzt? – Einfamilienhaus EFH: Einfamilienhaus EFH84,5m2

44 44 Wo wird es am besten eingesetzt? – Mehrfamilienhaus MFH: Mehrfamilienhaus MFH676m2

45 45 Wo wird es am besten eingesetzt? – Muster-Ergebnisse Kurve der besten Ergebnisse (Pareto distribution)

46 Inhalte Was ist saisonale thermische Energiespeicherung (STES)? Warum STES? Geschichte der STES Wie funktioniert es? Möglichkeiten der Speicherung thermischer Energie Wie viel Energie kann gespeichert werden? Wo wird es am besten eingesetzt? Wie viel kostet es? Fallstudien 46

47 Wie viel kostet es? 47 Die Kosten und finanziellen Vorteile saisonaler Wärmespeicher variieren stark. Unterschiedlichkeiten bestehen z.B. bei: Größe Klima (Solarstrahlung, Umgebungstemperatur) Wärmebedarf STES-Typ Einbindung in Nah- oder Fernwärme Finanzen: Inflationsrate, Kostensteigerung herkömmlicher Brennstoffe, Rendite, etc.

48 Wie viel kostet es? – Saisonale Wärmespeicher Kostenbeispiele für saisonale Wärmespeicher Es gibt verschiedene Möglichkeiten, STES-Systeme finanziell zu bewerten. Das Diagramm zeigt Kosten von realisierten saisonalen Wärmespeichern unterschiedlicher Größe. Die relativen Investitionskosten sinken mit zunehmender Größe. Die Kosten der EINSTEIN- Speicher für kleine und große Systeme sind in der Tabelle dargestellt. 48 Site STES Size {m 3 } Cost {€} Cost/m 3 {€} Sweden Poland800 Spain180 Source: Solites

49 Passivhaus mit solarer Trinkwasser- erwärmung und Heizung mit STES Kürzeste Amortisation war für solare Trinkwassererwärmung und Heizung ohne STES (geringste Kosten nach 16 Jahren und 24 Jahren nach Modernisierung). Mit STES wurden die geringsten Kosten nach 33 Jahren erreicht. Es muss berücksichtigt werden, dass der STES als elementare Komponente im System benötigt wird, um technische Probleme mit Stagnation zu vermeiden. 49 Source: Colclough & Griffiths, Applied Energy Journal 2016 Wie viel kostet es? – Wärmegestehungskosten Beispiel für eine STES-Installation für ein einzelnes Haus Die gezeigten Kosten beinhalten das System, Betriebskosten und Brennstoffkosten und berücksichtigen Inflation und Net Present Value.

50 50 DescriptionMultiunit development Number of units 10 (4 commercial, 6 residential) Total floor area {m 2 }381 plus 390 = 781 Total Solar Array {m 2 }50 Diurnal Store {m 3 }3.3 STES Size {m 3 }23 Space heating energy demand {kWh} 53,422 DHW energy demand {kWh} 7,417 Total NPV cost over 40 years {€} 405,415 Payback peiod {Years}17 Saving compared with non Solar STES 27% Gebäude wurde auf Passivhausstandard saniert Solarer Heizsystem mit STES Amortisation nach 17 Jahren Wie viel kostet es? Beispiel einer kleinen STES-Installation 10 Wohneinheiten mit solarer Trinkwassererwärmung und Heizung mit STES in Lysekil, Schweden

51 51 Die Gesamtkosten für Warmwasser und Heizung sind rechts gezeigt. Die Kosten beinhalten das System, Betriebskosten und Brennstoffkosten und berücksichtigen Inflation und Net Present Value. Die Kosten für Fernwärme (€514,492) sind höher als die Kosten für solares Heizen mit STES mit Fernwärme als Back-Up (€405,415) über die 40 betrachteten Jahre. Detaillierte Analyse ist hier verfügbar: (insert link to Del 7.5) Wie viel kostet es? Beispiel einer kleinen STES-Installation 10 Wohneinheiten mit solarer Trinkwassererwärmung und Heizung mit STES in Lysekil, Schweden

52 Inhalte Was ist saisonale thermische Energiespeicherung (STES)? Warum STES? Geschichte der STES Wie funktioniert es? Möglichkeiten der Speicherung thermischer Energie Wie viel Energie kann gespeichert werden? Wo wird es am besten eingesetzt? Wie viel kostet es? Fallstudien 52

53 Fallstudien

54 STES unter dem Haus 1. Europäisches 100% Solar Haus Oberburg, Schweiz In Betrieb seit Januar Fallstudien Source: Jenni Energietechnik

55 Oberburger Sonnenhaus Erstes Mehrfamilienhaus das vollständig mit Solarenergie beheizt wird Oberburg, Schweiz 276m² Solarkollektoren 205m³ Wärmespeicher 55 Fallstudien Source: Jenni Energietechnik

56  m²  Flachkoll.  4500 m³  Warmwasser- speicher Hamburg (1996) Friedrichshafen (1996) Neckarsulm (1997) Steinfurt (1998) Rostock (2000) Hannover (2000)  m²  Flachkoll.  m³  BTES  m²  Solar-roof  m³  ATES  m²  Flachkoll.  m³  Warmwasser- speicher  510 m²  Flachkoll.  m³  Kies/Wasser- Erdbecken- speicher  m²  Flachkoll.  m³  Warmwasser- speicher : USTUTT Fallstudien

57 Chemnitz, 1. Phase (2000) München (2007) Eggenstein (2008) Attenkirchen (2002) Crailsheim (2007)  540 m²  Vakuumröhren  m³  Kies/Wasser- Erdbecken- speicher  m²  Flachkoll.  m³  Warmwasser- speicher  m²  Flachkoll.  m³  Kies/Wasser- Erdbecken- speicher  800 m²  Solar-Roof  m³  Warmwasser- speicher & Erdsonden  m²  Flachkoll.  m³  BTES Quelle: USTUTT Fallstudien

58 58 Seasonal Thermal Energy Storage (STES) for EDUCATORS Saisonale thermische Energiespeicherung (STES) für Ausbilder (wissenschaftliche Lehrkräfte, Hochschulen, öffentliche Verwaltung, etc.) Miguel Ramirez Dr Shane Colclough Prof Neil J Hewitt Deutsche Version: Dr.-Ing. Dan Bauer


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