Latentspeichereinsatz zur Gewächshausheizung Resümee der Arbeiten in Erfurt von 2007 bis 2011

Transkript

1 Latentspeichereinsatz zur Gewächshausheizung Resümee der Arbeiten in Erfurt von 7 bis 11 Henning Bredenbeck und Jörg Pfotenhauer, FH-Erfurt

2 Gliederung: - Technische Lösungen - Pflanzenansprüche - PCM in Praxisbetrieben? - Fazit

3 8 75 Vergleich des Hilfsenergieeinsatzes beim verschiedener PCM-Speicher (RT18HC) Rohrspeicher 1.RA (Kapazität 2kWh) 7 65 Hilfsenergieeinsatz in % der Wärmespeicherkapazität , , , ,5 25 Durchschnittstemperatur im Gwh während der Wärmespeicherung in C

4 Vergleich des Hilfsenergieeinsatzes beim verschiedener PCM-Speicher (RT18HC) Rohrspeicher 1.RA (Kapazität 2kWh) Rohrspeicher 2.RA (Kapazität 2kWh) 65 Hilfsenergieeinsatz in % der Wärmespeicherkapazität , , , ,5 25 Durchschnittstemperatur im Gwh während der Wärmespeicherung in C

5 Vergleich des Hilfsenergieeinsatzes beim verschiedener PCM-Speicher (RT18HC) Rohrspeicher 1.RA (Kapazität 2kWh) Rohrspeicher 2.RA (Kapazität 2kWh) Rohrspeicher 3.RA (Kapazität 2,8kWh) Hilfsenergieeinsatz in % der Wärmespeicherkapazität , , , ,5 25 Durchschnittstemperatur im Gwh während der Wärmespeicherung in C

6 Hilfsenergieeinsatz in % der Wärmespeicherkapazität Vergleich des Hilfsenergieeinsatzes beim verschiedener PCM-Speicher (RT18HC) Rohrspeicher 1.RA (Kapazität 2kWh) Rohrspeicher 2.RA (Kapazität 2kWh) Rohrspeicher 3.RA (Kapazität 2,8kWh) Rohrspeicher 4.RA (Kapazität 3,8kWh) 21 21, , , ,5 25 Durchschnittstemperatur im Gwh während der Wärmespeicherung in C

7 Hilfsenergieeinsatz in % der Wärmespeicherkapazität Vergleich des Hilfsenergieeinsatzes beim verschiedener PCM-Speicher (RT18HC) Rohrspeicher 1.RA (Kapazität 2kWh) Rohrspeicher 2.RA (Kapazität 2kWh) Rohrspeicher 3.RA (Kapazität 2,8kWh) Rohrspeicher 4.RA (Kapazität 3,8kWh) Rehau-Korb-Speicher (Kapazität 12kWh) 21 21, , , ,5 25 Durchschnittstemperatur im Gwh während der Wärmespeicherung in C

8 Hilfsenergieeinsatz in % der Wärmespeicherkapazität Vergleich des Hilfsenergieeinsatzes beim verschiedener PCM-Speicher (RT18HC) Rohrspeicher 1.RA (Kapazität 2kWh) Rohrspeicher 2.RA (Kapazität 2kWh) Rohrspeicher 3.RA (Kapazität 2,8kWh) Rohrspeicher 4.RA (Kapazität 3,8kWh) Rehau-Korb-Speicher (Kapazität 12kWh) Rehau-Modul-Speicher 12V (Kapazität 3kWh) 21 21, , , ,5 25 Durchschnittstemperatur im Gwh während der Wärmespeicherung in C

9 Hilfsenergieeinsatz in % der Wärmespeicherkapazität Vergleich des Hilfsenergieeinsatzes beim verschiedener PCM-Speicher (RT18HC) Rohrspeicher 1.RA (Kapazität 2kWh) Rohrspeicher 2.RA (Kapazität 2kWh) Rohrspeicher 3.RA (Kapazität 2,8kWh) Rohrspeicher 4.RA (Kapazität 3,8kWh) Rehau-Korb-Speicher (Kapazität 12kWh) Rehau-Modul-Speicher 12V (Kapazität 3kWh) Rehau-Modul-Speicher 9V (Kapazität 3kWh) 21 21, , , ,5 25 Durchschnittstemperatur im Gwh während der Wärmespeicherung in C

10 Pflanzenansprüche: o C waren für die kultivierten Pflanzen akzeptabel Daher musste das 18er-Material (Schmelzpunkt) verwendet werden Damit ließen sich verkaufsfähige Pflanzen produzieren Ob kurzfristig höhere Temperaturen für die Pflanzen akzeptabel gewesen wären wurde nicht untersucht

11 Eingabe Ausgabe Wert Einheit Wert Einheit AH/AG = 1,3 [-] Klimadaten: Erfurt TR K-strich = 4, W/m 2 *K Mittelwert Außentemperatur 7,88 o C ti Heiz = 14 o C Summe Außenstrahlung 35,3 kwh/m 2 *Jahr Einspar. d. Schirm 3 % Mittelwert Windgeschwindigkeit 3, m/s D =,6 [-] Notwendige Heizarbeit 197,39 kwh/m 2 *Jahr eta sp =,7 [-] davon Kesselarbeit 177,12 kwh/m 2 *Jahr ti Speichern = 25 o C Qs-über (incl. ggf. ta>ti) 252,39 kwh/m 2 *Jahr Speicherleistung = 25 W/m 2 theoretisch nutzbar P(Anlage) 176,15 kwh/m 2 *Jahr entspricht Kelvin 4,81 K theoretisch nutzbar (Kapazität) 31,37 kwh/m 2 *Jahr Speicherkapazität = 1 Wh/m 2,27 kwh/m 2 *Jahr Speicherinhalt beim Start Wh/m 2 -,27 kwh/m 2 *Jahr Deckung Jahresheizbedarf durch Solar,27 % Benutzungsstunden (heizen) 1366 h/a durchschnittliche Leistung (heizen) 14,84 W/m 2 Volllaststunden (heizen) 251 h/a Benutzungsstunden (speichern) 1 h/a durchschnittliche Leistung (speichern),25 W/m 2 Volllaststunden (speichern) 581 h/a

12 Januar 1 1 Februar 1 März 1 April 1 Mai 1 Juni 1 Juli 1 August 1 September 1 Lade Entla Oktober 1 Lade Entla November 1 Lade Entla Dezember 1 Lad Ent

13 Eingabe Ausgabe Wert Einheit Wert Einheit AH/AG = 1,3 [-] Klimadaten: Erfurt TR K-strich = 1, W/m 2 *K Mittelwert Außentemperatur 7,88 o C ti Heiz = 18 o C Summe Außenstrahlung 35,3 kwh/m 2 *Jahr Einspar. d. Schirm 3 % Mittelwert Windgeschwindigkeit 3, m/s D =,6 [-] Notwendige Heizarbeit 59,23 kwh/m 2 *Jahr eta sp =,7 [-] davon Kesselarbeit 28,3 kwh/m 2 *Jahr ti Speichern = 25 o C Qs-über (incl. ggf. ta>ti) 364,99 kwh/m 2 *Jahr Speicherleistung = 25 W/m 2 theoretisch nutzbar P(Anlage) 99,47 kwh/m 2 *Jahr entspricht Kelvin 19,23 K theoretisch nutzbar (Kapazität) 46,79 kwh/m 2 *Jahr Speicherkapazität = 1 Wh/m 2 3,93 kwh/m 2 *Jahr Speicherinhalt beim Start Wh/m 2-3,93 kwh/m 2 *Jahr Deckung Jahresheizbedarf durch Solar 52,22 % Benutzungsstunden (heizen) 33 h/a durchschnittliche Leistung (heizen) 9,66 W/m 2 Volllaststunden (heizen) 5 h/a Benutzungsstunden (speichern) 1614 h/a durchschnittliche Leistung (speichern) 19,16 W/m 2 Volllaststunden (speichern) 66 h/a

14 Januar 1 1 Februar 1 März 1 April 1 Mai 1 Juni 1 Juli 1 August 1 September 1 Lade Entla Oktober 1 Lade Entla November 1 Lade Entla Dezember 1 Lad Ent

15 % Deckung 2, 1,9 1,8 1,7 1,6 1, 1,4 1,3 1, AH/AG % Deckung 11,9,8,7,6,5,4,3,2, Sp-Leistung % Deckung 7, K-Strich % Deckung Sp-Leistung = Sp-Kapazität % Deckung,8,7,6,5,4 D % Deckung Sp-Leistung= Sp-Kapazität

16 Fazit: Die Menge an Solarenergie die im Jahr genutzt werden kann, ist vergleichsweise gering Erst bei sehr gut isolierten Gwhs. (ZINEG) steigt die solare Deckungsrate nennenswert an Der Strombedarf für das und kann sehr niedrig sein (bei guter Auslegung) Die Speicher sind immer noch teuer Festlegung auf die Temperaturen im Kulturprogramm durch die Wahl des PCM