Entwicklung von Betriebsstrategien zur Verbesserung der Effizienz von Kälteversorgungssystemen mit thermischen Speichern

Kälteversorgungssysteme verursachen einen großen Teil der Jahresenergiekosten von Gebäuden mit Kühlbedarf. Oft sind Kälteanlagen für die wenigen Tage im Jahr mit hohen Außentemperaturen ausgelegt und arbeiten den Rest der Zeit im Teillastbereich. Durch individuell angepasste Regelstrategien und die Möglichkeit der Lastverschiebung über thermische Speicher kann der Betrieb von Kältesystemen flexibilisiert und ein signifikanter Anteil der Energiekosten von Versorgungskomponenten eingespart werden. Eine vorausschauende Verschiebung thermischer Lasten ermöglicht zudem die Reduktion elektrischer Energiebezüge zu Spitzenlastzeiten und die Nutzung von günstigeren Tarifen, wie z. B. Nachtstromtarifen. Am Beispiel des Fraunhofer IISB konnte im Rahmen von Simulationen eine Einsparung der elektrischen Energiekosten für die Kälteversorgung von über 18 % durch Integration eines Kältespeichers vorausgesagt werden. Das Einsparpotenzial beruht auf einer Verschiebung der Kälteerzeugung von der Tages- in die Nachtzeit und kann durch weitere Effizienzmaßnahmen, wie z. B. die Nutzung von freier Kühlung, weiter angehoben werden. Die Untersuchungen zeigen, dass die Entwicklung einer individuell angepassten Betriebsstrategie des Gesamtsystems maßgebend für den wirtschaftlichen Erfolg eines solchen Versorgungskonzeptes ist. Obwohl thermische Speicher im privaten Bereich eine weitverbreitete Technologie darstellen und die Kosten pro Kilowattstunde im Vergleich zu elektrischen Speichern gering ausfallen [1], wird in der Praxis selten Gebrauch von größeren Tankspeichersystemen gemacht. Ziel der Arbeiten am IISB ist nicht nur die Simulation innovativer Betriebsstrategien für thermische Speicher, sondern auch die anschließende technische Umsetzung der Konzepte als Forschungsdemonstrator mit Leuchtturmwirkung.