Robert Haberl

Die thermische Schichtung ist ein wichtiger Parameter bei der energetischen Bewertung von Speichern. Der elektrische Energieverbrauch in einem Wärmepumpensystem kann mit einem gut schichtenden Speicher um bis zu 40 % tiefer ausfallen als bei einem schlecht schichtenden Speicher.

Im Projekt StorEx hat das SPF die Schichtungseffizienz als Kennzahl eingeführt und gleichzeitig eine Methode zur deren Messung, die sich in der Schweiz bereits etabliert hat.

Eine Alternative dazu ist die Messung des Speichers nach der Norm EN 12977-3 mit einer nachfolgenden Simulation des Speichers.

Damit die «thermische Schichtung» ein allgemein, bzw. international anerkannter Kennwert für thermische Speicher mit einem klar definierten Messverfahren wird, ist es wichtig, dass diese beiden Verfahren in einer Vergleichsmessung untersucht werden. Dies ist das Ziel in diesem Projekt.

Im Projekt HpCosy werden die Grundlagen für ein dezentrales Sole-Wasser Wärmepumpensystem für Wohneinheiten in Mehrfamilienhäusern entwickelt. Dieses "Comfort System" beinhaltet die Funktionen Heizen, Kühlen und Warmwasser, wobei letztere wahlweise abhängig von der Verfügbarkeit von PV-Strom als Einzelanlage oder im Schwarm (Zusammenschluss zum Eigenverbrauch) geregelt werden kann.

Das Projekt wird im Auftrag des Bundesamtes für Energie und in Zusammenarbeit mit weiteren Partnern aus Industrie und Forschung durchgeführt.

Im Projekt CCT-Bat wird ein Systemtest für Heimspeicherbatterien entwickelt, mit dem innerhalb von drei Tagen alle relevanten Betriebsbedingungen im Hardware in the Loop Prinzip getestet und die Zykluseffizienz, sowie weitere Kennzahlen ermittelt werden. Dabei werden sowohl unterschiedliche Zielfunktionen der Systeme (Eigenverbrauch, Steuerung auf Stromtarife und auf Netznutzen) als auch Ein- und Mehrfamilienhäuser, sowie unterschiedliche Lastprofile berücksichtigt.

Eine Begrenzung der elektrischen Bezugs- und Einspeiseleistung von Gebäuden auf tiefem Niveau ist für die Stromnetzstabilität attraktiv. Als Folge der Begrenzung würde im Gebäude der Solarstrom-Eigenverbrauch optimiert, die PV-Anlageleistung begrenzt, Bezugsspitzen reduziert und evtl. ein Stromspeicher eingebaut. Auf Grund der unterschiedlichen Interessenslagen der Stakeholder müssen die Vor- und Nachteile der neuen technischen Konzepte einer Leistungsbegrenzung untersucht werden. Die Machbarkeit eines solchen Konzeptes wird über Simulationen untersucht.

Im EU Projekt Hybrid-BioVGE wird ein rein thermisch angetriebenes Heiz- und Kühlsystem entwickelt. Die Kältemaschine nutzt das Prinzip der Dampfstrahl-Vakuumpumpe. Als Antriebsenergie wird Wärme aus Solarkollektoren und aus Biomasse verwendet. Das SPF unterstützt dabei die Entwicklung von Kollektoren welche Wärme auf dem Temperaturniveau von 75 – 90 °C liefern, und testet das Heiz- und Kühlsystem mit dem bewährten Concise Cycle Testverfahren. Dieses Verfahren wird dafür eigens für das Testen von Kühlsystemen erweitert.

Dieses Projekt wird unterstützt durch das Forschungsprogramm H2020 der EU – Projektnummer 818012, Akronym Hybrid-BioVGE

Durch die Konkurrenz mit der Photovoltaik um verfügbare Dachflächen und das Investitionskapital ökologisch denkender Hausbesitzer steht die Solarwärme unter Druck, die Kosten zu senken und die Systeme zu vereinfachen. In diesem Projekt soll gemeinsam mit Herstellern die Vereinfachung der Systeme und die Erhöhung der Resistenz gegen Installations- und Planungsfehler bei solaren Kombianlagen vorangetrieben und in einem Benchmark-Test im Labor überprüft werden. Die Test-Kriterien werden in einem Workshop mit den Herstellern festgelegt, und anschliessend auf Systeme verschiedener Hersteller angewendet. Gleichzeitig wird eine Vereinfachung des bewährten CCT Testverfahrens realisiert, und mit dem Test für Kompaktheit und Fehler-Resistenz kombiniert.

SolProof wird vom Bundesamt für Energie (BFE) finanziell unterstützt.

Die thermische Schichtung von Wärmespeichern hat eine grosse Auswirkung auf die Effizienz von Wärmesystemen. Dieser Zusammenhang wurde im Projekt StorEx für Kombispeicher nachgewiesen mit einem eigens dafür entwickelten Testverfahren, das auf dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik beruht. Dieses Verfahren hat sich mittlerweile etabliert, konnte aber bisher nicht auf Warmwasserspeicher angewendet werden. Deshalb wurde im Projekt DHWstrat das bestehende Verfahren auf reine Warmwasserspeicher erweitert und auf vier Speicher angewendet. Die Resultate zeigen, dass ein sehr gut schichtendes Speicherkonzept nicht nur einen höheren Komfort und bessere hygienische Voraussetzungen erreicht, sondern in Kombination mit einer Wärmepumpe gegenüber einem anderen Speicher bis zu 40 % elektrische Energie einspart. Diese Resultate unterstreichen die Notwendigkeit einer Bewertung der Schichtungseffizienz von Warmwasserspeichern.