Mit Kältenetzen die Potenziale zentraler Kälteversorgung nutzen
Effiziente Kälteversorgung vor dem Hintergrund zusätzlicher Kältebedarfe durch die Erderwärmung. Geringere Investitionskosten und Energiebedarf im Vergleich zu dezentralen Lösungen.
Kältezentralen mit Eisspeicher machen ein Kältenetz unabhängig von den Schwankungen regenerativer Energiequellen
Kältenetze werden in den nächsten Jahren und Jahrzehnten rasant an Bedeutung gewinnen und diese Entwicklung hat zwei tragende Säulen. Erstens wird der Bedarf an Kühlung für Industrie, Büro, Wohnen und weitere Anwendungen aufgrund der Erderwärmung erheblich zunehmen. Zweitens besteht mit der Verpflichtung, in Deutschland bis 2045 eine Klimaneutralität zu erreichen, ein hoher Bedarf CO2-Emittenten abzubauen. Die Kälteerzeugung ist derzeit aber noch ein sehr energieintensiver Bereich mit einer schlechten CO2-Bilanz.
Effizienzvorteile einer zentralen Kälteversorgung
Kältenetze nutzen die Effizienzpotentiale einer zentralen Kälteversorgung. Die zentral vorgehaltene Kühlleistung und Anlagenkapazität kann oftmals geringer gewählt werden als die Summe der installierten Kühlanwendungen der Verbraucher, weil nicht alle Verbraucher die volle Leistung zur gleichen Zeit abrufen. Zudem liegen die Investitionskosten für eine Kältezentrale bei gleicher Leistung unter denen für dezentrale Anlagen.
Hohe staatliche Förderung
Aufgrund dieser Effizienzvorteile wird der der Ausbau der Kältenetze in Deutschland aus Mitteln des Bundesamts für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle und über diverse Länderprogramme umfangreich gefördert. Viele lokale und regionale Energieversorger haben die zentrale Kälteversorgung in ihr Angebotsspektrum aufgenommen. Auf diese Weise sind in den letzten Jahren mehr als 50 Kalte Nahwärmenetze (District Heating and Cooling Networks) gebaut worden und in Betrieb gegangen. Sie reichen von der Versorgung von wenigen Verbrauchern und speziellen Einrichtungen wie das Forschungszentrum Jülich bis zur Anbindung von mehr als 400 Häusern in Soest.
Urbanes Kältenetz mit Eisspeicher
Mit dem Eisspeicher die Potenziale einer Kältezentrale ausschöpfen
Eisspeicher verbessern den Wirkungsgrad von Kältezentralen erheblich, wirken sich positiv auf Investitions- und Betriebskosten aus und erweitern die Energieoptionen für die Kälteerzeugung. Unter dem Einbezug von Eisspeichern kann mit Wind- oder Solarenergie Kälte erzeugt und eingespeist werden. Stehen Wind oder Sonne nicht in ausreichendem Maß zur Verfügung, kommen Eisspeicher zum Einsatz, die zuvor mit überschüssiger Energie beladen wurden.
Betriebs- und Investitionskosten (CAPEX/OPEX)
Es gibt aber noch weitere Merkmale, die Eisspeicher zu einer perfekten Erweiterung für Kältenetze machen.
Investitionskosten (CAPEX)
Mit der Nutzung von Eisspeichern als Versorgungspuffer kann die Leistung der Kälteanlage und der zugehörigen elektrischen Versorgung (Trafos, Schaltanlagen, Kabel etc) geringer dimensioniert werden.
Der Eisspeicher ermöglicht geringere Vorlauftemperaturen bei der Kälteversorgung. Hierdurch verringern sich die Investitionskosten in das Kältenetz. Geringere Vorlauftemperaturen ermöglichen geringere Rohrdurchmesser, kleinere Pumpen und kleinere Wärmetauscherflächen in den Übergabestationen.
Betriebskosten (OPEX)
Eine zentrale Kälteanlage verursacht im Vergleich zu dezentralen Lösungen geringere Wartungs- und Instandhaltungskosten. Diese Kosten können weiter reduziert werden die Kälteversorung anteilig von Eisspeichern übernommen werden und sich dadurch die Anzahl der benötigten Kältemaschinen verringert.
Die Kälteerzeugung kann in der Nacht stattfinden, wenn die Außentemperatur niedriger und damit die Arbeitszahl der Kältemaschinen höher ist. So wird die Kälteerzeugung weniger energieintensiv und spart CO2 Emissionen. Die Ersparnis auf die Betriebskosten fällt umso deutlicher aus, wenn in der Nacht günstige Stromtarife genutzt werden können.
Durch den Eisspeicher werden die Spitzen beim elektrischen Leistungsbedarf gekappt. Hierdurch und durch eine kleinere Anzahl an Kältemaschinen reduziert sich die Anschlussleistung der Kältezentrale. Weil die Anschlussleistung meistens beim Stromgrundpreis berücksichtigt wird, verringern sich die Stromkosten für die Kälteerzeugung zusätzlich.
Warum der sp.ICE Eisspeicher die richtige Lösung für District Cooling ist
Die Bedeutung der Ladezeit
Die Ladezeit eines Eisspeichers ist neben einer ausreichender Kühlkapazität ein entscheidender Faktor für die Leistung und Effizienz des gesamten District Cooling Systems. Die Ladezeit ist der Zeitraum, den ein Eisspeicher benötigt, um Kälteenergie in Form von Eis zu erzeugen und zu speichern.
Eine kurze Ladezeit trägt wesentlich dazu bei, dass möglichst wenig Energie für die Eisproduktion verloren geht und wirkt sich positiv auf die Gesamteffizienz des Systems aus. Bei der Abgabe der Kälte sorgt eine schnelle Entladung für ausreichend Kälteenergie auch bei Bedarfsspitzen im District Cooling Netzwerk. Das gilt insbesondere für größere Kalt Nahwärmenetze in dicht besiedelten städtischen Gebieten, in denen die Kälteanforderung sprunghaft ansteigen kann. Das Netz kann mit einer kleineren Anzahl an Kältemaschinen geplant werden.
Eine lange Ladezeit kann dagegen zu Engpässen führen, die kontinuierliche Kälteversorgung gefährden und außerdem den Energieverbrauch erhöhen.
Die sp.ICE Dynamik
Die extrem kurze Ladezeit des sp.ICE durch die patentierte Kapillarrohrtechnik sichert die Kälteversorgung auch bei Spitzenlasten ab. Der sp.ICE kann in 6 Stunden beladen werden und damit Energie aus Wind- oder Solarkraftwerken in Kälte einlagern, wenn diese als Überschuss zur Verfügung steht.
Die Skalierbarkeit unserer Eisspeichertechnologie macht eine Kapazitätsplanung möglich, die sich dem Umfang des Kältenetzes und der Zahl der Verbraucher anpasst. Bei einer geplanten Erweiterung des District Cooling Netzwerks kann die Kapazität der Eisspeicher entsprechend nachgerüstet werden.
So hilft der sp.ICE den ökologischen Fußabdruck der Kälteversorgung zu reduzieren, verringert über die effiziente Nutzung regenerativer Energiequellen die CO2-Emissionen und hilft die Potentiale des District Cooling auszuschöpfen.
Mit der Kältezentrale am Europaplatz in Heidelberg werden pro Jahr 1300 t CO2 eingespart. Das entspricht einem CO2 Ausstoß von 900 PKWs. Wie das ermöglicht wird? Natürlich mit Eisspeichern von sp.ICE.