PV-Strom-Speicherung

Anwendung: PCM-Latentspeicher

Beschreibung:

Durch das Vorhandensein von Kältespeichern im System besteht die Möglichkeit, photovoltaischen Strom thermisch einzuspeichern. Die Kältemaschine wird dabei mit Strom aus der PV-Anlage betrieben, auch wenn kein Kältebedarf besteht. Die erzeugte Kälte kann in den PCM-Kältespeichern gespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt genutzt werden. Durch diese Betriebsweise werden Kosten gesenkt, da weniger Strom aus dem öffentlichen Stromnetz eingekauft werden muss. Außerdem Emissionen reduziert, da zur Erzeugung der Kälte der emissionslose Strom aus der PV-Anlage verwendet wird. Das Ziel ist die Erhöhung des Eigenstromanteils, das bedeutet den Strom aus der PV-Anlage anstatt in das öffentliche Stromnetz Rückzuspeisen selbst zu verbrauchen.

Technische Umsetzung:

Die Stromversorgung der Flüssigkeitskühler erfolgt über zwei verschiedene Wege. Zum einen über das reguläre Stromnetz, zum anderen über eine PV-Anlage. Wenn ausreichend PV-Strom zur Verfügung steht wird der Flüssigkeitskühler im zweiten Sollwert betrieben und belädt die Kältespeicher mit Kälteenergie. Kälteerzeugung aus PV-Strom ist kostengünstiger bei gleichzeitig geringeren Emissionen. Besteht ein Kältebedarf während kein PV-Strom vorhanden ist, so können die Flüssigkeitskühler durch "normalen" Strombezug aus dem Stromnetz Betrieben werden.

Eine weitere Möglichkeit ist es, einen separaten Flüssigkeitskühler zu installieren, der ausschließlich mit PV-Strom betrieben wird (Frequenzumrichter am Verdichter, um maximale PV-Leistung zu verwerten).

Realisierungs-Möglichkeit 1 (Beispiel):

Flüssigkeitskühler wird elektronisch an PV-Anlage angeschlossen. Dieser kann nun aus dem Stromnetz oder mittels PV-Strom betrieben werden.

PCM-Anwendungen

Betriebsmodus 1 (keine PV-Leistung vorhanden):

Der Regler erhält ein Signal aus der PV-Anlage, dass kein Strom aus der PV-Anlage zum Betrieb des Flüssigkeitskühlers zur Verfügung steht. Der Kontakt öffnet sich, die Stromversorgung erfolgt aus dem Stromnetz. Der Flüssigkeitskühler erhält Sollwert 1 für die Vorlauftemperatur (in nebenstehender Abbildung beispielhaft: - 6°C). Diese Temperatur entspricht der Soll-Vorlauftemperatur beim Verbraucher.

PCM-Anwendungen

Betriebsmodus 2 (PV-Leistung vorhanden):

Der Regler erhält ein Signal aus der PV-Anlage, dass Strom aus der PV-Anlage zum Betrieb des Flüssigkeitskühlers zur Verfügung steht. Der Kontakt schießt sich und der Flüssigkeitskühler geht in Betrieb. Die Kälteenergie wird durch den emissionsfreien PV-Strom generiert und in die Kältespeicher eingespeichert, wo diese dann zu einem späteren Zeitpunkt verbraucht werden kann. Um eine möglichst große Kältemenge einzuspeichern erfolgt die Umschaltung auf einen zweiten Sollwert der Vorlauftemperatur: (im Beispiel der Abbildung beträgt dieser -11 °C.) Wird der Speicher mit dieser Temperatur beladen, so wird die Wirkung der PCM-Elemente aktiviert. Diese haben Ihren Schmelzpunkt bei -6°C, das heißt sie werden mit 5 Kelvin Differenz abgekühlt. Dabei werden sie eingefroren und ermöglichen durch die Nutzung der latenten Energie eine sehr große Speicherfähigkeit.

Realisierungs-Möglichkeit 2(Beispiel):

Ein zweiter Flüssigkeitskühler wird installiert, der ausschließlich mit PV-Strom betrieben wird und den Kältespeicher speist. Dem Verdichter ist ein Frequenzumrichter vorgeschaltet, um eine möglichst große PV-Leistung zu verwerten.

PCM-Anwendungen

Betriebsmodus

In den Kälteerzeugerkreis ist ein PCM-Latentspeicher inklusive und ein 2. Flüssigkeitskühler integriert. Sobald die PV-Anlage ausreichend Strom liefert, wird Flüssigkeitskühler 2 betrieben. besteht nun ein Kältebedarf und der PCM-Speicher ist beladen, so wird der Rücklauf aus der Hydraulischen Weiche über den PCM-Latentspeicher geführt (entspricht einer Rücklauftemperaturabsenkung). Der Flüssigkeitskühler 1 muss merklich weniger Kälteleistung erbringen. Anstelle von "konventionellem" Strom aus dem Netz wird auch hier der emissionsarme PV-Strom zur Kälteerzeugung verwendet.

 
zurück zu PCM-Latentspeicher

Negative Regelenergie

Anwendung: PCM-Latentspeicher

Beschreibung:

Die Aufgabe der Regelenergie ist Schwankungen im Stromnetz bzw. bei der Stromfrequenz auszugleichen. Ist die Stromfrequenz zu niedrig, wird Regelenergie eingespeist (positive Regelenergie). Ist die Stromfrequenz zu hoch, so wird die Einspeisung gedrosselt bzw. Strom entnommen (negative Regelenergie). Durch den fortschreitenden Ausbau der Erneuerbaren Energien kommt es naturgemäß zu einer größeren Schwankung im Stromnetz, weshalb die Regelenergie immer mehr an Relevanz gewinnt. Für Verbrauchern ist es möglich, unter bestimmten Voraussetzungen am Regelenergiemarkt teilzunehmen. Nähere Informationen finden Sie auf der
Seite der Bundesnetzagentur.

Technische Umsetzung:

Sind Sie als Verbraucher Teilnehmer am Regelenergiemarkt, müssen Sie zu bestimmten Zeiten Strom abnehmen. Ist in dieser Zeit kein Stromverbrauch nötig, macht eine Zwischenspeicherung des Stromes Sinn. Dies kann mittels PCM-Latentspeicher erfolgen, indem die negative Regelenergie dazu genutzt wird, die Kältemaschine zu Betreiben. Die erzeugte Kälte wird im Speicher eingelagert, wo sie zu einem späteren Zeitpunkt verbraucht werden kann.

Realisierung(Beispiel):

Umsetzung dieser Anwendung kann genau wie bei der PV-Strom-Speicherung erfolgen,
siehe oben: Möglichkeit 1 und Möglichkeit 2.

 
zurück zu PCM-Latentspeicher

Backup-System

Anwendung: PCM-Latentspeicher

Beschreibung:

Bei der Kühlung von Hochwertigen Objekten oder Waren muss eine große Versorgungssicherheit, auch im Falle eines Stromausfalls, gewährleistet sein. Dieser Anspruch kann herkömmlicherweise z.B. mit Not-Aggregaten erfüllt werden. Als effizientes Konzept kann diese Versorgungssicherheit für Notfälle auch mittels thermischen Speichern in Form von PCM-Latentspeichern erreicht werden. Anstelle eines großen Notstromaggregats für einen Kälteerzeuger ist dann nur noch die Stromversorgung einer kleinen Entladepumpe und zweier Ventile gewährleistet sein.

Technische Umsetzung:

Definierte Kälteleistung über bestimmte Zeit
Eine weitere Möglichkeit ist es, einen separaten Flüssigkeitskühler zu installieren, der ausschließlich mit PV-Strom betrieben wird (Frequenzumrichter am Verdichter, um maximale PV-Leistung zu verwerten).

Realisierung (Beispiel):
.

PCM-Anwendungen

Betriebsmodus 1 (Normalbetrieb):

- Kältemaschine 1 (KM 1) versorgt das RZ über Hydraulische Weiche mit Kaltsole von 17 °C - Keine Antriebsleistung für Verdichter nötig bei ausreichend PV-Strom oder Außentemperaturen < 11°C (Freie Kühlung) - Kältemaschine 2 (KM2) dient ausschließlich zur Beladung des PCM-Kaltsolespeichers bei 5 °C Vorlauftemp. Dies geschieht über Ladepumpe (P3) - Einspeicherung der „Kälte“ beim Phasenwechsel von + 11 °C - Auch KM 2 verfügt über Freie Kühlung (bei Außentemperaturen < 1°C) und kann mit PV-Strom betrieben werden

PCM-Anwendungen

Betriebsmodus 2 (Notfallbetrieb):

- KM 1 fällt aus, Notfallbetrieb wird ausgelöst - Notstromaggregat wird eingeschaltet und versorgt Pumpe (P1) sowie Mischventil 1 und Umschaltventil 2 - Umschaltventil 2 lenkt den Massenstrom vom Verbraucher über den PCM-Kältespeicher - Mischventil 1 sorgt für ausreichende Beimischung, sodass Vorlauf aus Speicher von 11 °C auf 17 °C angehoben wird - Bei einer Entladeleistung von 30 kW ist eine Versorgung über 6,4 h möglich  Nutzung von latenter und sensible Kälteenergie .

 
zurück zu PCM-Latentspeicher
PCM-Anwendungen

Lastspitzenmanagement

Anwendung: PCM-Latentspeicher

PCM-Anwendungen

Beschreibung:

Bei bestimmten Verbrauchern treten spontane/ kurzfristige Lastspitzen auf. Um eine unnötige Überdimensionierung von Kälteerzeugern zu verhindern, können die Lastspitzen mittels PCM-Latentspeicher kompensiert werden. In Zeiten von geringem Kältebedarf wird der Latentspeicher beladen (eingefroren). Treten dann Lastspitzen auf kann der Speicher entladen werden und unterstützt somit die eigentliche Kälteversorgung des Kälteerzeugers.

Technische Umsetzung:

Der Latent-Speicher wird vor dementsprechenden Verbraucher parallel eingebunden. Durch ein Motor- und 3-Wege-Ventil kann die Be- beziehungsweise Entladung des Speichers geregelt werden.

PCM-Anwendungen

Realisierung(Beispiel):

Ladebetrieb:
PCM-Speicher wird wie eine Kühlstelle eingebunden. Bei Leistungsreserve öffnet Ventil 1 um PCM zu laden. Ladevorgang wird beendet, wenn Temp.-Fühler 4 = Temp.-Fühler 5 Auslegung Volumenstromregler 3 erfolgt nach Anlagenreserve.

Entladebetrieb:
PCM-Speicher wird im Rücklauf in Reihe geschaltet. Ventil 2 regelt in Abhängigkeit von Fühler 6, sobald Rücklauftemperatur über Auslegungstemp + X K liegt. Speicher ist entladen, wenn Temp.-Fühler 4 = Temp.-Fühler 7.

 
zurück zu PCM-Latentspeicher
 

Haben Sie Fragen? Kontaktieren Sie uns einfach:
030 43727703 / frigoteam[at]frigoteam.com