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Kristallisationswärme - Diese Energie ist tatsächlich vorhanden und nutzbar, nur muss die gleiche Energie aufgewendet werden um das Eis wieder zum Schmelzen zu bringen. Es wird also keine Energie herbeigezaubert. Um das Eis zu schmelzen, muss die Solaranlage also die gleiche Energie wieder in den Speicher pumpen, die bei der Kristallisation freigegeben wird.
Der Effekt ist sicher nicht schlecht nutzbar, da die Speicherverluste auf dem Temperaturniveau gegen null gehen (im Vergleich zu warmen bis heißen Solarspeichern). Die Frage ist, ob ein unisolierter Speicher in der Erde bei höheren Temperaturen (Übergangszeit) noch gut arbeitet. Ich denke das wird eine Nullsumme werden, wenn nicht ein Verlust. |
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Hmmm - @dandjo: Was meinst du mit Nullsummenspiel? Hier gehts ja um eine ganz normale Sole-WP, bei dem nicht die Erdwärme die durch die Sonne nachgeliefert wird genutzt wird sondern hier ists ein Wassertank bei dem Solarzellen die entnommene Energie nachliefern. Der Speicher ist hier nicht Energiespeicher der isoliert werden muß sondern er ist die Energiequelle! Der soll sogar unisoliert sein damit er auch noch ein wenig von der Erdwärme mitkriegt. Die Herausforderung hier ist nur das der Speicher durch die Eisbildung nicht kaputt gehen darf, weil es sich ja um ein geschlossenes System handelt. Ansonsten kann man sowas mit einer ganz normalen Sole/Wasser-WP oder Wasser/Wasser-WP lösen.
Ich hab sowas schon mal gelesen wo ein Regenwassertank und der halbe Keller als Wasserspeicher genutzt wurde und damit eine Wasser/Wasser-WP betrieben wurde. Die Wärme lieferte dort eben ein wenig das Erdreich und hauptsächlich die Solarzellen. Die Krux an der Sache ist die Wassermenge und die Größe der Solarzellen: Da es ein geschlossenes System ist sollte das Wasserreservoir groß sein und natürlich auch die Solaranlage ordentlich was liefern. |
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Vorteil? - Und worin liegt der Vorteil, außer, dass ich die Solarenergie ins Erdreich verpuffen lasse und dann teuer wieder mit einer Wärmepumpe entziehe? Da ist es meiner Meinung nach sinnvoller eine ordentlich dimensionierte Solaranlage in einen 1000l Pufferspeicher laden zu lassen und die niedrigen Vorlauftemperaturen ohne Wärmepumpe zu entnehmen.
Was erwartet man sich von der Variante mit dem Eisspeicher? Klar, bei der Kristallisation wird viel Energie frei, diese muss aber auch wieder zugeführt werden, damit das Wasser am nächsten Tag wieder kristallisieren und Energie abgeben kann? Verstehe den Sinn nicht. Genauso gut könnte ich den 1l auf 50°C erwärmen und auf die Wärmepumpe zur Entnahme verzichten, damit erspare ich mir Investitionskosten und den Strom der Wärmepumpe. Das was durch die geringeren Bereitschaftsverluste des Eisspeichers gewonnen wird, verpulvert man mit dem Strom der Wärmepumpe, also für mich ein Nullsummenspiel, wenn nicht ein Verlust. Ich hoffe man kann mir folgen und ich habe nicht alles falsch verstanden. |
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Hmmm - Naja du erwähnst den Sinn ja selber: Der Eisspeicher hat in den Heizperioden Wärmegewinne und im Sommer kaum Verluste, der Pufferspeicher hat im Normalfall spürbare Verluste. Die WP WP [Wärmepumpe] kann das Wasser immer auf die benötigte Temp. bringen, die Solaranlage kann das gerade in der Heizperiode nicht.
Aber du hast schon recht, das kann man auch ganz anders lösen. Letztlich braucht man zB trotz Monster-Solaranlage auch im Sommer die WP WP [Wärmepumpe] fürs WW WW [Warmwasser]. Außerdem braucht man eine riesige Wassermenge, der Tank muß also auch eine ordentliche Größe haben. Ich habe auch eine in der Praxis umgesetzte Lösung gefunden, hier kann man sich recht gut ein Bild machen: http://www.wes.poko-online.de/img/Referenzhaus.pdf |
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Noch etwas zum Eisspeicher Die Langzeitspeicherung von Wärme auf hohem Temperaturniveau ist verlustbehaftet und in der Regel nur mit einer kostspieligen Isolierung möglich.
Der Eisspeicher setzt einen Paradigmenwechsel voraus: Energie wird nun auf niedrigem Temperaturniveau gespeichert und zwar verlustfrei. Ein weiterer Vorteil ist zum Beispiel, dass man mit dem schmelzenden Eis im Sommer nahezu kostenlos kühlen kann und gleichzeitig den Eisspeicher regeneriert und für die nächste Heizperiode vorbereitet. Die Regeneration erfolgt also kostenlos und CO2-frei über die regenerativen Energiequellen Sonne, Luft und Erde. Da der Speicher im Erdreich ohne Isolierung vergraben wird und wir dort ständig Temperaturen zwischen 8 und 12 Grad vorfinden, wird die Temperatur im Speicher selbst nur im Ausnahmefall über 12 Grad liegen. Sollte sie doch einmal über 12 Grad liegen, so erwärmt der Speicher das ihn umgebende Erdreich um ein paar Grad Kelvin. |
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.nix SupersolarDas System mit dem Solar-Eis-Speicher ist nicht neu, und dass es sich nicht durchgesetzt hat, liegt an seiner schlechten Effizienz. Das sieht man ja zB. an den schlechten Werten im von Hitcher angeführten Beispiel. Hier wird ein Haus versorgt, das 19700kWh Wärmebedarf hat (wobei 10kWh/Tag fürs WW WW [Warmwasser] angenommen werden, was sicher zu hoch ist). Im besten Jahr erreichte die WP WP [Wärmepumpe] nur eine JAZ JAZ [Jahresarbeitszahl] von 3,3 und im schlechtesten Jahr 2,8 trotz riesiger Solaranlage (und Zuheizen von Holz).
Da der Eisspeicher naturgemäß im Winter um die 0° hat, muß die WP WP [Wärmepumpe] einen sehr großen Hub erbringen, was schlecht für den Wirkungsgrad (COP) ist, da auch hohe Umwälzpumpenleistungen anfallen (inkl Solarpumpen). In unseren Breiten liegen die Durchschnittstemperaturen im Winter auch nur um die 0° (http://www.online-reisefuehrer.com/europa/oesterreich/klimatabelle-reisezeit.htm ), was sogar mit einer Luft-WP (ohne Solar) bessere JAZ JAZ [Jahresarbeitszahl] als o.a. möglich macht (bei weit geringeren Invest-kosten). Die guten Leute im obigen Beispiel hätten ihr Haus nur etwas besser isolieren müssen, Beton o. Ziegel statt Wasser als Speichermasse einsetzen, und nicht den (unisolierten) Keller als Wohnraum verwenden sollen, dann würden sie weit mehr zur CO2 Einsparung beitragen, als sie auf ihrer Homepage glaubhaft machen wollen... |
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@Gast Karl - Das bestätigt genau meine Bedenken. Wenn das System so effizient wäre, hätte es sich durchgesetzt. Es ist, wie ich bereits erwähnt habe, sicher sinnvoller im Haus einen gut isolierten Pufferspeicher zu halten und die niedrigen Vorlauftemperaturen daraus zu entnehmen. 20°C schafft ja an einem sonnigen Wintertag sogar meine sehr flach liegende 5m² Anlage für das Brauchwasser, da sollten um die 30°C bei ordentlicher Dimensionierung und fast senkrechter Montage doch locker möglich sein. Ein gut gedämmtes Haus benötigt ja eher unter 30°C Vorlauf. |
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Paradigmenwechsel - Warum muss die Temperatur im Eisspeicher im Winter naturgemäß 0°C betragen? Genau diese Annahme ist falsch. Zuerst einmal müssen wir klären, was Winter überhaupt ist?! Eine Jahreszeit? Eine bestimmte Außentemperatur über einen längeren Zeitraum?
Würde der Eisspeicher permanent im Bereich von 0°C betrieben werden, wäre der Wirkungsgrad des Systems insgesamt nicht sonderlich hoch. Die Frage ist also, wie schnell der Eisspeicher wieder regeneriert werden kann? Die Kombination von Erdwärme, solarer Wärme und Nutzung der Wärme aus der Umgebungsluft führt dazu, dass der Eisspeicher auch in der Heizperiode mit einer Durchschnittstemperatur von mehr als 4°C betrieben wird. Die Regeneration des Eisspeicher-System erfolgt also permanent. Hinzu kommt, dass die Effizienz des Systems weiter erhöht wird, wenn die Steuerungstechnik Wärmeaufnahme und -abnahme optimal steuert. Ich stelle gerne Messdaten zur Verfügung. |
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@hunter11 - Da drängt sich mir die Frage auf: Wenn der "Eisspeicher" eine höhere Temperatur hat, als wir hier die ganze Zeit annehmen, wie kann er dann kristallisieren, sprich einfrieren, und wie soll dann die Kristallisationswärme wieder freigegeben werden, wenn sich nie Eis bildet (bei Wasser ist das nun mal bei 0°C)? Worin liegt dann der Vorteil gegenüber der gängigen Erdwärme mit Flächenkollektoren, Tiefenbohrung oder Energiekörben?
Bitte um Messdaten. |
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@dandjo - Wir müssen aufpassen, dass wir die Systeme, die die Kristallisationswärme nutzen, nicht alle über einen Kamm scheren. Ich kann nur für das SolarEis-System sprechen. In unserem System stellt die Nutzung der Kristallisationswärme vor allem eine Sicherheitsreserve während der Heizperiode dar. Kommt von den regenerativen Energiequellen (Erde, Luft, Sonne) während der Heizperiode nicht genug Wärme und die Speichertemperatur geht in Richtung 0°C, nutzen wir die Kristallisationswärme zum Heizen. Zum Ende der Heizperiode können wir über die Steuerung gezielt Eis produzieren, um das "thermische Abfallprodukt" Eis bei Bedarf kostenlos für Kühlzwecke nutzen zu können. Zu den Messdaten: Mitte kommender Woche kann ich aktuelle Messdaten zur Verfügung stellen, die deutlich zeigen, wie schnell der Speicher wieder regeneriert. Wir hatten jetzt eine längere Phase mit teilweise sehr niedrigen Temperaturen und haben während dieser Zeit auch die Kristallisationswärme in Anspruch genommen. Jetzt haben wir tagsüber - und teilweise auch in der Nacht -, Lufttemperaturen von deutlich mehr als 0°C. Neben der verbesserten Wirtschaftlichkeit ist einer der entscheidenden Gründe, dass man für den Eisspeicher keine wasserbehördliche Genehmigung benötigt. Anders ausgedrückt: kein Sicherheitsrisiko. Die Verwendung von Flächenkollektoren setzt Platz voraus und macht größerer Erdbewegungen erforderlich. |
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@hunter11 - Wenn ich (Laie) das richtig verstehe, dann wird in dem "Eisspeicher" deshalb "Eis" erzeugt, weil der SolarEismanager über einen Regenerations-Wärmetauscher so viel Wärme entzieht, bis das Wasser im SolarEisspeicher friert: Weil normalerweise würde ja unter der Erde das Wasser sowieso nicht gefrieren zumindest nicht unter der Frostgrenze (ca.70cm bis 1, höchstens 1,5 Meter unter dem Erdniveau).
Nachdem ich mich eigentlich gar nicht auskenne muß ich nun folgendes fragen: Den Regenerations-Wärmetauscher muß ich mir wie eine Wärmepumpe (die z.B. aus der Umluft die Wärme entzieht und mein Trinkwasser heiß macht) vorstellen?? Dieser Regenerations-Wärmetauscher benötigt aber einen Antrieb: eine Pumpe? Wieviel Strom verbraucht diese Pumpe? Dann gibt es eine SolarEis KollektorAnlage. Bitte was ist das? Sind das Flachkollektoren, in denen Wasser oder eine ähnliche Flüssigkeit fließt. Und wie kann ein Kollektor am Dach Eis speicher, das ja eigentlich in dem Ding unter der Erde sein sollte? Oder dienen die Kollektoren am Dach nur um die Wärme in den SolarEis speicher zu bringen? Und nur durch die Wärmepumpe (die ja die Wärme entzieht)wird in eben diesem Speicher Eis produziert? Hab mir das Informationsblatt SE12 von solareis heruntergeladen und studiere es seit einigen Tagen. WAS ICH ALS LAIE ÜBERHAUPT NICHT VERSTEHEN KANN, WIE AM DACH EIN SOLAREISSPEICHER FUNKTIONIEREN SOLL. Wenn da oben Eis entsteht, dann kann es ja nie und nimmer in den Speicher gelangen! ???? |
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@SusiRatlos - Zitat: Wenn ich (Laie) das richtig verstehe, dann wird in dem "Eisspeicher" deshalb "Eis" erzeugt, weil der SolarEismanager über einen Regenerations-Wärmetauscher so viel Wärme entzieht, bis das Wasser im SolarEisspeicher friert.
Das ist nicht richtig. Der Entzugswärmetauscher entzieht dem Eisspeicher über die Wärmepumpe Wärme. Der Regenerationswärmetauscher führt dem System (Eisspeicher) oder der Wärmepumpe direkt Wärme zu. Zitat: Den Regenerations-Wärmetauscher muß ich mir wie eine Wärmepumpe (die z.B. aus der Umluft die Wärme entzieht und mein Trinkwasser heiß macht) vorstellen?? Das ist nicht richtig. Der Regnerationswärmetauscher gibt die Wärme aus dem Luft- oder Solarkollektor über seine Oberfläche an den Eisspeicher ab. Zitat: Dieser Regenerations-Wärmetauscher benötigt aber einen Antrieb: eine Pumpe? Wieviel Strom verbraucht diese Pumpe? Das ist nicht richtig. Die Wärmetauscher werden über die Steuerung bzw. die Wärmepumpe angesprochen. Für eine Anlage mit 6 kW Heizleistung betragen die Energiekosten (Strom) relativ genau 1 Euro täglich. Zitat: Dann gibt es eine SolarEis KollektorAnlage. Bitte was ist das? Sind das Flachkollektoren, in denen Wasser oder eine ähnliche Flüssigkeit fließt. Oder dienen die Kollektoren am Dach nur um die Wärme in den SolarEis speicher zu bringen? Und nur durch die Wärmepumpe (die ja die Wärme entzieht)wird in eben diesem Speicher Eis produziert? So in etwa. Der SolarEis-Kollektor ist eine Kombination aus Solar- und Luftkollektor. Der Solarkollektor benötigt Sonne, der Luftkollektor benötigt warme Umgebungsluft (mehr als null Grad). In dem Rohrsystem kann kein Wasser fließen, weil es bei geringen Temperaturen (unter null Grad) gefrieren würde. |
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@ hunter11 - 1. Danke für die Erklärungen ...! Werde sie wohl öfter (gemeinsam mit dem Informationsblatt SE12 durchlesen müssen...!)
2. Sie schreiben: „Der SolarEis-Kollektor ist eine Kombination aus Solar- und Luftkollektor. Der Solarkollektor benötigt Sonne, der Luftkollektor benötigt warme Umgebungsluft (mehr als null Grad).“ FÜR MICH ist die Bezeichnung SolarEis-Kollektor irreführend, denn sie impliziert (vielleicht auch für andere Menschen) dass der Kollektor auch „Eis“ sammelt, was für mich ohnedies unvorstellbar war! (Ja, ja, „Die Sprache ist die Quelle der Missverständnisse“ Antoine de Saint Exupéry) 3. Als ich diesen Thread begann, wollte ich auch die Meinung über Vakuum-Röhren wissen. Vorher hatte ich mir unter anderem auch auf http://de.wikipedia.org/wiki/Vakuumr%C3%B6hrenkollektor und und http://www.solarenergy.ch/index.php?id=111&no_cache=1 wo man nach Röhrenkollektoren selektieren kann, alles Mögliche "zusammen gelesen". (Bis jetzt ist kein Foren-Teilnehmer auf das Thema Vakuumröhrenkollektor eingegangen). Hat der SolarEis Kollektor irgendetwas mit einem Vakuumröhrenkollektor gemeinsam? Oder ist das wieder ganz was anderes? (Angeblich hat die neue Generation der Vakuumröhrenkollektoren einen 30% höheren Wirkungsgrad als Flachkollektoren) 4. Gibt es in Österreich/Wien,NÖ.,Bgld jemanden, der sich mit dem SolarEis-Speicher Heizsystem befasst, und letztendlich auch fachgerecht montieren könnte? Und dem ich ein E-Mail schreiben könnte um nicht alles über dieses Forum zu besprechen. |
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@hunter11 - Ich glaube jetzt hat sich mir der Vorteil, so er denn als solcher benannt werden darf, erschlossen. Die Entzugswärmepumpe entnimmt dem Speicher also so lange Wärme, bis das Wasser kristallisiert und erfährt so quasi einen Energieschub durch die Kristallisation an sehr kalten Tagen ohne solaren Gewinne. Wenn dann wieder die Sonne scheint, taut der Kollektor das Eis wieder auf und führt so dem Speicher wieder Wärme zu.
Eine Frage schwebt aber immer noch im Raum: Hat das tatsächlich einen energetischen Vorteil? Ich meine, eine richtig dimensionierte Erdwärmepumpe überbrückt die sehr kalten Tage ohne solaren Gewinne ja auch mit Hilfe des Puffers Erdreich? Ich bin wirklich schon gespannt auf die Messdaten. Was mir als negativer Punkt noch einfällt ist, dass das System schon technisch relativ komplex wird, was natürlich die Störanfälligkeit erhöht. |
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@dandjo - Die Regeneration des Speichers erfolgt durch drei regenerative Energiequellen: Sonne (wenn vorhanden), Luft (wenn wärmer als 0°C) und Erde (ständig). Während die Erdsondenanlage lediglich auf eine regenerative Energiequelle zurückgreift, nutzt dieses System drei sich ergänzende Energiequellen und ist in der Lage, die Wärme über einen langen Zeitraum verlustfrei auf geringem Temperaturniveau zu speichern. Der Vorteil gegenüber einer Erdsondenanlage liegt vor allem in der Wirtschaftlichkeit. Unabhängige wissenschaftliche Einrichtungen bescheinigen dem SolarEis-System eine System-Jahresarbeitszahl von 5,46, während für eine vergleichbare Erdsondenanlage eine Energieaufwandszahl von 0,209 bzw. Jahresarbeitszahl von 4,78 ausgewiesen wird. Das System umfasst nicht nur energetische bzw. wirtschaftliche Vorteile, es bietet darüber hinaus erhebliche Vorteile auf Seiten der Sicherheit: Im Vergleich zur Erdsonde benötigt das System keine wasserbehördliche Bohrgenehmigung und kann somit auch in schwierigen Umgebungen (z.B. Wasserschutzgebieten) eingesetzt werden. Darüber hinaus wird das Erdreich nicht ausgekühlt. Inwiefern halten Sie Störungen auf Seiten der Energiequelle SolarEis für möglich? |
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@hunter11 - Wo bewegen wir uns bezüglich der Anschaffungskosten?
Ich kann mir vorstellen, dass durch die ständige Eisbildung und relativ erhöhte Temperaturen aus dem Solarkollektor das Material der Wärmetauscher in Mitleidenschaft gezogen werden könnte. Kann mit diesem System im Sommer auch das Warmwasser über die Solarkollektoren ohne über den Umweg Wärmepumpe erzeugt werden? Das würde das System schlagartig interessanter machen. |
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@dandjo - Die Anschaffungskosten für ein Einfamilienhaus mit 8 kW Heizleistung liegen unter 10.000 Euro (zzgl. ges. MwSt.). Gegenüber einer Gas-Brennwertanlage beträgt die Amortisationszeit in etwa sieben Jahre. Die zur Verfügung stehende Kühlung nicht berücksichtigt ...
Die Auftriebskräfte werden durch die Konstruktion selbst aufgefangen bzw. außer Kraft gesetzt. Die thermische Belastung kann aufgrund der zum Einsatz kommenden Materialien vernachlässigt werden. Auf den Speicher selbst geben wir eine umfassende Garantie. Wie Sie richtig vermuten, kann die Solarkomponente auch zur direkten Brauchwassererwärmung genutzt werden (ca. 250 Stunden/Jahr). Um den Eisspeicher noch besser zu regenerieren und die Effizienz der Wärmepumpe auf einem hohen Niveau zu halten, kann der Beitrag des Luftkollektors auch direkt an die Wärmepumpe abgegeben werden (Energiequellenmanagement). Unter folgendem Link habe ich ein paar Messdaten veröffentlicht: http://www.isocal.de/messdaten.html |
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Überzeugt mich leider nicht. - Ich fände es sinnvoller die 8m² Kollektoren in die Fassade zu integrieren, diese im Winter in einen Pufferspeicher laden zu lassen und zusätzlich eine Luftwärmepumpe oder eine andere Zuheizung für den Pufferspeicher vorzusehen. So bleibt der Vorteil der Warmwasserbereitung im Sommer und von den Anschaffungskosten können einige Positionen gestrichen werden. Das System bleibt so überschaubar und die Jahreseffizienz ist durch die solare Unterstützung sicher ausreichend gut. Habe leider kein Referenzobjekt für Messdaten.
Die 10.000 Euro beziehen sich worauf? Speicher, Wärmepumpe, Solarkollektor und Luftabsorber? Man muss auch bedenken, dass man für den Eisspeicher Erde ausheben muss und die Arbeitszeit für diese recht komplexe Installation wird auch nicht ohne sein. |
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@dandjo und @hunter11 - Verfolge Eure Konversation mit Interesse.
Zu den 8m² Solar Kollektoren kommen noch 16m² Luftabsorber. In die Fassade integrieren - na wenn das bezüglich Himmelsrichtung passt und keine anderen "Winter-Schatten" die Sonneneinstrahlung verhindern. Allerdings im Sommer müsstest dann die Kollektoren ca. 45 Grad von der Wand weg ausstellen, damit auch genug Sonne draufkommt. Und ob die Baubehörde das genehmigen wird - auf die Fassade drauf - zumindest in Wien bezweifle ich das! Aufgrund des Preises, vermute ich, dass es sich bei den Solar Kollektoren NICHT um Vakuumröhrenkollektoren handelt. Dachabsorber (Bild 4)? Sind das die Luftabsorber? Da braucht man also für 8KW Heizleistung 24m² am Dach? Kann man das ganze nicht vielleicht auch NUR mit Vakuumröhrenkollektoren machen? |
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@SusiRatlos @dandjo - Wir verwenden keine Vakuumröhren. Zum einen aus Kostengründen und zum anderen aus Gründen der beschränkten Anwendungsvielfalt. Wir sehen für die Zukunft weitere Anwendungsfälle vor, bei denen Vakuumröhren hinderlich wären
Die für die Messdaten angegebene Spezifikation entspricht nicht dem Serienstandard. Hier haben wir die Kollektoren getrennt, um die Erträge sauber zuweisen zu können. Für die Serie im Bereich der kleinen Eisspeicher (bis 20 kW) verwenden wir einen kombinierten Solar- und Luft-Kollektor (hybrid). Dieser Kollektor muss nicht zwingend auf dem (Süd)Dach montiert werden, dies kann dann eine Alternative sein, wenn die Südlage zum Beispiel durch eine Photovoltaikanlage besetzt oder bereits eine Solaranlage vorhanden ist. Zum Lieferumfang (8 kW) gehören Speicher, Wärmetauscher, 12 m3 Kollektorfläche und Steuerung. Für die Installation sind in etwa 1.300 Euro und für die Erdarbeiten noch einmal weitere 800 Euro zu veranschlagen. Dieses System hat neben der Wirtschaftlichkeit zwei (für unsere Kunden) gravierende Vorteile: Kein Genehmigungsverfahren und darüber hinaus kostenlose Kühlung. |
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Messdaten - Zitat hunter11: "Würde der Eisspeicher permanent im Bereich von 0°C betrieben werden, wäre der Wirkungsgrad des Systems insgesamt nicht sonderlich hoch....".
An deinen Isocal - Messdaten sehe ich aber, dass seit Ende November der Eisspeicher auf 0° ist. Ist also genau so ineffizient wie das andere Haus im Beispiel von Hitcher. |