HochEff-TWE

Entwicklung und Optimierung hocheffizienter Trinkwassererwärmungssysteme

Prof. Dr. Franz-Josef Ziegler
Fakultät für Versorgungs- und Gebäudetechnik


Im Forschungsprojekt HochEff-TWE wird eine an der Hochschule München entwickelte und patentierte LowEx-Trinkwassererwärmungsanlage unter realen Einsatzbedingungen in sechs Pilotanlagen untersucht. Die innovative Anlagentechnik kühlt das Wärmeträgermedium nahezu vollständig auf die Kaltwassertemperatur aus. Äußerst niedrige durchschnittliche Rücklauftemperaturen von unter 25°C werden erreicht.


Um die Klimaerwärmung zu begrenzen und den CO2-Ausstoß zu reduzieren, wurden vielfältige Maßnahmen zur Verringerung des Primärenergiebedarfs beschlossen. Im Bereich der Gebäudebeheizung, hierauf entfallen in Deutschland über 30% des gesamten Primärenergiebedarfs, steigt durch zunehmende Dämmung der Anteil des Energiebedarfs für die Trinkwassererwärmung auf über 50% des gesamten Wärmebedarfs. In der Folge rückt die Optimierung der Trinkwassererwärmung in den Fokus.


Laborprüfstand des Projekts HochEff-TWE an der Hochschule München
Laborprüfstand des Projekts HochEff-TWE an der Hochschule München

Low-Ex Anlagentechnik
Die an der Hochschule München entwickelte Low-Ex-Trinkwassererwärmungsanlage zeigt im Labor und in Pilotanlagen durchschnittliche Rücklauftemperaturen von unter 25°C. Vergleichbare Systeme nach dem Stand der Technik liegen in der Regel bei über 55°C. Darüber hinaus werden die Lastspitzen durch einen Wärmespeicher eliminiert und die maximal benötigte Wärmeleistung kann beträchtlich verringert werden.


Messdaten der Trinkwassererwärmung aus einer Pilotanlage: Fernwärmetemperaturen und Speicherladeleistung
Messdaten der Trinkwassererwärmung aus einer Pilotanlage: Fernwärmetemperaturen und Speicherladeleistung

Die innovative Anlagentechnik bietet daher erhebliche Vorteile für verschiedenste Wärmeerzeugungssysteme. Neben einem höheren Wirkungsgrad der Wärmebereitstellung sind geringere Transportverluste und größere Wärmespeicherkapazitäten zu verzeichnen. Die Lastglättung erlaubt einen konstanten Betrieb von Wärmeerzeugern geringerer Leistung. Weiterhin kann aus Wärmequellen mit niedriger Temperatur, wie zum Beispiel Geothermie, mehr Wärme ausgekoppelt werden.


Umsetzung in Pilotanlagen
In zwei bisher umgesetzten Pilotanlagen mit unterschiedlicher Wärmebereitstellung kann die Anlagentechnik vermessen werden. In Pilotanlage 1, einem Mehrfamilienhaus mit 49 Wohneinheiten und Fernwärmeversorgung, wird im Winter bei einer Fernwärmevorlauftemperatur von 105°C eine durchschnittliche Fernwärmerücklauftemperatur der Trinkwassererwärmung von 18°C erreicht, im Sommer bei 90°C Fernwärmevorlauftemperatur durchschnittlich 25°C. In Pilotanlage 2 mit 102 Wohneinheiten und Gas-Brennwerttechnik mit solarer Unterstützung können vergleichbare Werte gemessen werden.


Fazit
Mit dieser Anlagentechnik wird ein wirtschaftlicher und effizienter Betrieb verschiedenster Wärmeerzeugungssysteme möglich. Auch Blockheizkraftwerke können effizienter und flexibler betrieben werden. Strom und Wärme werden gleichzeitig bereitgestellt, können jedoch unabhängig voneinander genutzt werden. Ein rein stromgeführter Betrieb wird durch die hohe Wärmespeicherkapazität möglich. Dies bietet nicht nur derzeit wirtschaftliche Vorteile. Insbesondere mit Blick auf den zukünftigen Energiemarkt mit einem großen Anteil an fluktuierenden erneuerbaren Energien wird mit der innovativen Anlagentechnik eine Beteiligung am profitablen Regelenergiemarkt möglich. Mittelfristig sinkende KWK-Vergütungen zu Zeiten hoher Stromeinspeisung könnten dies weiter begünstigen. Dies soll in einer weiteren Pilotanlage untersucht werden, um rechtzeitig ein marktreifes Produkt anbieten zu können.


Laufzeit:
01.03.2015 - 31.08.2018


Zuwendungsgeber:
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, BMWi


Projektträger:
Projektträger Jülich


Ansprechpartner

Prof. Dr. Franz Josef Ziegler
Raum: G 4.02

Tel.: 089 1265-1548
Fax: 089 1265-1502

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