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- Das Photothermie-System von Ebitsch basiert auf einem saisonalen Großspeicher und einer vollmodulierenden Wasser/Wasser-Wärmepumpe, die ausschließlich über eine Photovoltaik-Anlage angetrieben wird.
- Liegen günstige Bedingungen vor, bringt die Wärmepumpe Umweltwärme aus der Außenluft in den Speicher ein. Anderenfalls wird der PV-Strom dazu genutzt, mit den kühleren Schichten des Speichers den Hochtemperaturbereich des Speichers aufzuheizen.
- Ist der Saisonspeicher planmäßig beladen, kann der dann zu Heizzwecken nicht benötigte Solarstrom selbst genutzt oder ins Netz eingespeist werden.
Mit dem Photothermie-System von Ebitsch wird Photovoltaik-Strom mit hoher Arbeitszahl in Wärme umgewandelt und langfristig in einem 2Max-Großspeicher Abb. 1 gepuffert. Der Bedarf von Wärme, die Verfügbarkeit von Solarstrom und das Vorhandensein günstiger Bedingungen für das Einbringen von Umweltenergie lassen sich damit weitgehend entkoppeln. Einen zusätzlichen Komfortgewinn bietet die Kühlfunktion der Anlage. Zur hygienischen Trinkwassererwärmung hat Ebitsch eine Frischwasserstation in das Photothermie-System integriert.
Zahlreiche Vorteile durch Solarstrom
Die Nutzung von Photovoltaik-Modulen zur Bereitstellung von Solarstrom für die Speicherbeladung anstelle einer thermischen Solaranlage hat mehrere Vorteile. Zunächst ermöglicht das Photothermie-System eine effizientere und flexiblere Beladung beziehungsweise Bewirtschaftung des Großspeichers. Während solarthermische Kollektoren wegen der Stillstandszeiten im Hochsommer und mangels direkter Sonneneinstrahlung im Winter nur etwa ein halbes Jahr effizient genutzt werden können, liefert eine PV-Anlage nahezu ganzjährig verwertbare Erträge – auch im Winter bei diffuser Sonneneinstrahlung. In Verbindung mit dem Ebitsch-Photothermie-Converter lässt sich bei solchen Wetterverhältnissen mehr nutz-bare Wärme als mit Solarthermie-Kollektoren erzeugen.
Außerdem erreicht das Photothermie-System eine wesentlich höhere Wertschöpfung pro m2 Dachfläche als eine Solarthermieanlage: Ist der Saisonspeicher planmäßig beladen, kann der dann zu Heizzwecken nicht benötigte Solarstrom selbst genutzt oder ins Netz eingespeist werden. Überschüssige Wärme von Solarthermie-Kollektoren kann hingegen nicht genutzt werden und führt zudem zu stärkeren Materialbelastungen aufgrund von Dampfbildung und Überhitzung der Solarflüssigkeit (Stagnationsproblem). Während thermische Solarkollektoren meist mit fünf bis zehn Jahren Garantie ausgeliefert werden, spricht auch die marktübliche Garantiezeit von 25 Jahren für PV-Module für das Photothermie-System.
Speichermanagement
Die Umwandlung des Solarstroms in Wärme erfolgt durch die Verknüpfung des 2Max-Photothermie-Converters mit dem 2Max-Saisonspeicher Abb. 2. Eine zugehörige Steuerung übernimmt dabei das Temperaturmanagement im Speicher und optimiert die Stromnutzung für die Wärmeerzeugung. Bei dem 2Max-Photothermie-Converter handelt es sich um eine Wasser/Wasser-Wärmepumpe, die zwei Funktionen übernimmt:
Zum einen nutzt sie über eine separat aufgestellte Außeneinheit (mit Sole-Kreis) zu energetisch günstigen Zeiten die Wärme der Außenluft und bringt sie in den Speicher ein. Außerdem kann die Wärmepumpe die kühleren Schichten des 2Max-Großspeichers als Wärme-quelle nutzen, um den thermisch getrennten Hochtemperaturbereich des Speichers aufzuheizen. Das geschieht, wenn die Bedingungen im Außenbereich für den effizienten Betrieb der Wärmepumpe ungünstig sind. Die Umschichtung der Wärme in den Hochtemperaturbereich des Speichers hat den Vorteil, dass die Nutztemperatur des Speichers erhöht und gleichzeitig der kühlere Speicherbereich abgekühlt wird. Dadurch kann wieder Wärme auch mit niedrigeren Temperaturen eingeschichtet werden.
Nach Angaben von Ebitsch erreicht die Anlage durch das Steuerungs- und Ventilsystem, das den Wärmeverbrauch, die Stromleistung, die Wärme im Speicher und die Wärme aus dem Außen-Wärmeübertrager aufeinander abstimmt, einen hohen Wirkungsgrad. Mit dieser Systemtechnik arbeitet die im 2Max-Photothermie-Converter integrierte Wärmepumpe stets mit einem geringen Temperaturhub und erreicht dabei Arbeitszahlen über 5.
Der 2Max-Photothermie-Converter nutzt nur so viel Strom für den Betrieb der Wärmepumpe, wie die PV-Anlage zur Verfügung stellt. Da die Wärmepumpe vollmodulierend arbeitet (Copeland-Scrollverdichter mit Invertertechnik), kann das Gerät unabhängig vom Stromnetz direkt mit dem Strom der PV-Anlage betrieben werden. Durch die vollmodulierende Wärmepumpe ist dies selbst bei kleiner Leistung der PV-Anlage (ab 600 W) möglich, beispielsweise an trüben Tagen.
Speichervolumen bis 52,3 m3
Das zentrale Element des Photothermie-Systems ist der seit Jahren bewährte Saisonspeicher 2Max von Ebitsch aus glasfaserverstärktem Kunststoff Abb. 1. Obwohl er waagrecht installiert wird, arbeitet er nach dem Schichtspeicherprinzip. Dies gelingt durch eine Unterteilung des Speichers in zwei thermisch getrennte Kammern und ein elektronisch gesteuertes Wärmemanagement. Mit einem Speichervolumen von bis zu 52,3 m3 ermöglicht es der Speicher, die komplette Heizperiode mithilfe von Solarstrom zu überbrücken.
Aufgrund der waagrechten Montage im Erdreich oder im Keller können auch Gebäude im Bestand solarisiert werden, an die man früher überhaupt nicht gedacht hätte. Der 2Max ist stets 2,55 m hoch und breit und mit Längen von 3,05 bis 13,05 m lieferbar (10 bis 52,3 m3).
Kontakt zum Anbieter
2 Prinzipschema des Ebitsch-Photothermie-Systems.
