News aus Wärmepumpen- Forschung und -Markt - FWS

News aus Wärmepumpen-Forschung
und -Markt
17. Tagung des BFE-Forschungsprogramms
«Wärmepumpen, Wärme-Kraft-Kopplung,
Kälte» 29. Juni 2011, HTI Burgdorf
Seite 74
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Die verbleibende Energiemenge von 70-75% wird zwar am Gebäude erzeugt, muss aber
ausserhalb der Bilanzgrenze zwischengespeichert werden.
In der Variante „Fotovoltaik & Solarthermie“ erzeugt eine Fotovoltaik-Anlage die dem
Strombedarf entsprechende Elektrizität; eine solarthermische Anlage erzeugt vollständig die
benötigte Wärme für Heizung und Warmwasser. Die Konfiguration ergibt zur
Wärmeversorgung eine solarthermische Kollektorfläche von 42 m 2 Flachkollektoren mit
einem 12’000 Liter Pufferspeicher. Zur Erzeugung des Elektrizitätsbedarfs ist eine 53 m 2
grosse PV-Fläche erforderlich. Mit dieser Variante kann ein thermischer
Eigenversorgungsgrad im Bereich 90-100% erreicht werden. Es ergibt sich allerdings ein
grosser Anlagenaufwand für die saisonale Wärmespeicherung. Weiterhin kann es schwierig
werden, die insgesamt sehr grosse Kollektorfläche architektonisch ansprechend zu platzieren.
Der elektrische Eigenversorgungsgrad liegt im Bereich 20-25%, woraus sich ein gesamter
Eigenversorgungsgrad von 60-65% ergibt.
In der Variante „PV/T-Kollektor / Wärmepumpe“ erzeugt eine Fotovoltaik -Anlage die dem
Bedarf entsprechende Elektrizität. Zur Wärmeerzeugung wird vorrangig die über eine
hydraulische Anbindung verfügbar gemachte Abwärme der PV-Kollektoren verwendet. Den
Restwärmebedarf deckt eine Wärmepumpe. Diese Variante erfordert eine PV/T-
Kollektorfläche von 53 m 2 . Es wird ein elektrizitätsoptimierter Kollektor verwendet. Das
bedeutet allerdings, dass der thermische Direktertrag, vor allem zur Warmwasserbereitung, im
Vergleich zu einem verglasten Flachkollektor eher gering ist, da für die
Elektrizitätsoptimierung eine geringe Absorbertemperatur angestrebt wird. Ein
wärmeoptimierter PV/T-Kollektor war zu Zeitpunkt der Untersuchung nicht verfügbar,
könnte jedoch im Sinne eines maximierten Gesamt-Energieertrages in der Gebäudehüllfläche
eine energetisch durchaus sinnvolle alternative sein. Es ergeben sich ein thermischer Eigenversorgungsgrad
von 34% und ein gesamter Eigenversorgungsgrad von knapp 30%.
Schlussfolgernd kann man daraus ableiten, dass die Kombination Fotovoltaik / Wärmepumpe
zu den insgesamt geringsten Energiekosten führt, wobei dies vor allem darauf zurückzuführen
ist, dass keine längerfristige Energiespeicherung berücksichtigt ist. Die Kombination Fotovoltaik
/ Solarthermie führt zum höchsten Eigenversorgungsgrad, da die Wärme saisonal
gespeichert wird, allerdings auch zu den höchsten Kosten. Die Integration der Strom- und
Wärmeerzeugung in einem kombinierten Kollektor für Strom und Wärme führt zum kleinsten
in der Gebäudehülle benötigten Flächenbedarf.
Solarthermie und Wärmepumpen zur Warmwasserbereitung
In einer Untersuchung zur Warmwasserbereitung mit erneuerbaren Energien wurden Anlagen
untersucht, welche mindestens 50% der eingesetzten Energie aus erneuerbaren Energien
bereitstellen. Hierfür existiert eine Vielfalt an technischen Möglichkeiten. Fokus dieser
Untersuchung sind Anlagen welche sowohl Solarenergie nutzen als auch Umgebungswärme
mittels Wärmepumpen. Die beiden Schwerpunkte sind dabei die hydraulische Einbindung von