Kältespeicher / Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung 2

	Pilotprojekt zur Optimierung von großen Versorgungssystemen auf Basis der Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung mittels Kältespeicherung
Kurzbeschreibung	In einem Vorprojekt wurde die Machbarkeit der Kältespeicherung untersucht und positiv bewertet. Da in der Bundesrepublik Deutschland bis 2007 noch kein großtechnischer Kurzzeit-Kältespeicher existierte, haben die Stadtwerke Chemnitz (jetzt eins energie in sachsen) einen Speicher errichtet. Die Professur Technische Thermodynamik der TU Chemnitz übernimmt bei diesem Verbundforschungsvorhaben die Begleitforschung (Forschung, Entwicklung, Beratung, Überwachung).
Ziele	Es soll demonstriert werden, dass große Kältespeicher energetische, ökologische und ökonomische Vorteile bewirken können. Die Ergebnisse werden mit dem Fortschritt des Vorhabens veröffentlicht (siehe unten).
Förderung		Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie BINE Informationsdienst
Projektmanagement		Projektträger Jülich Förderkennzeichen: 0327357B/C
Projektleitung Bau / Betrieb	Dipl.-Ing. Ulf Uhlig Tel: 0371 / 525 4740	inetz GmbH Netzbetrieb eins energie in sachsen GmbH & Co. KG
Wissenschaftliche Leitung Forschung / Entwicklung Monitoring	Prof. Dr.-Ing. habil. Thorsten Urbaneck Tel: 0371 / 531 32463	Technische Universität Chemnitz Fakultät für Maschinenbau Professur Technische Thermodynamik
Projektablauf	Im Frühjahr und Sommer 2006 wurde der Speicher und die Umgestaltung des Systems geplant. Die Ausführungsplanung übernahm die AIC Ingenieurgesellschaft für Bauplanung Chemnitz GmbH. Im September 2006 begann der Speicherbau. Die RAC-Rohrleitungsbau Altchemnitz GmbH wurde als Generalunternehmer beauftragt (virtuelle Bautafel). Die technische Realisierung - Speicherbau und Umbau der Erzeugeranlage - dauerte nur 9 Monate. Weitere Auftragnehmer bei der Umsetzung waren: RAC Service GmbH Farmatic Anlagenbau GmBH Siemens Building Technologies GmbH & Co. oHG Elektro-Anlagen Adelsberg GmbH Rheinhold und Mahla REK Gerüstbau Berger GmbH u.v.a.m. Am 29.06.2007 wurde der Speicher feierlich eingeweiht. Die Resonanz auf das Projekt ist nach wie vor sehr hoch. Unter dem Link Presse sind weitere Informationen Dritter zu finden. Im Rahmen der Begleitforschung wurde eine umfangreiche Messtechnik installiert. Diese Messtechnik überwacht permanent den Anlagen- und Speicherbetrieb. Auf Basis diese Monitoringprogramms können folgende Schlussfolgerungen gezogen werden: Das System - jetzt mit Speicherbetrieb - funktioniert nach ersten Analysen sehr gut (siehe Artikel zu den ersten Betriebserfahrungen) und erfüllt die Erwartungen (siehe Artikel zu den Prognosen, siehe Vorprojekt). Weitere detaillierte Untersuchungen folgen. Der Kaltwasserspeicher ist auch hinsichtlich der Gestaltung ein "Leuchtturm". Unter Impressionen findet man weitere Bilder, die zeigen, dass Technik nicht versteckt werden sollte. Durchweg positive Reaktionen bestätigen, dass große Kältespeicher oberirdisch in z.B. das Erscheinungsbild einer Stadt eingeordnet werden können.
Kurzbeschreibung des Systems	Chemnitz besitzt ein Fernkältesystem, welches viele Kälteverbraucher (Kaufhäuser, Bürogebäude, Oper, Universität usw.) in der Innenstadt versorgt. Die Kälte für dieses Netz wird an einem Ort - Zentrale Kälteversorgung der eins energie in sachsen - erzeugt (siehe Abb. unten). Drei Absorptions- und zwei Kompressionskältemaschinen stehen dafür zur Verfügung. Vorrangig soll jedoch Abwärme des Chemnitzer Heizkraftwerkes für die Kälteproduktion verwendet werden. Dafür werden die LiBr-H2O-Absorptionskältemaschinen eingesetzt. Um diese Maschinen noch intensiver zu nutzen, erfolgte eine Anpassung mittels Kurzzeit-Speicher. Folgende Vorteile werden u. a. dadurch erreicht: bestmögliche Nutzung der zur Verfügung stehenden Energie und damit ökologische Optimierung des Gesamtsystems, kostengünstige Lösung im Vergleich zu anderen Nachrüstvarianten, besserer Anlagenbetrieb und höhere Sicherheit bzw. Versorgungsqualität. Der Speicher ist ein oberirdischer Kaltwasserspeicher (3500 m³) mit direkter Be- und Entladung (bis zu 5 MW). Im Tank wird eine thermische Schichtung erzeugt und erhalten (Füllhöhe ca. 17 m). Unten befindet sich eine Zone mit kaltem Wasser (ca. 5 °C) und oben eine Zone mit warmem Wasser (ca. 13 °C), die sich je nach Ladezustand im Speicher verschieben. Zwischen beiden Zonen liegt eine Übergangsschicht, die jedoch sehr dünn ist. Weiterhin Tankspeicher ist vollflächig wärmegedämmt, um Verluste über die Oberfläche zu vermeiden. Kurzzeit-Kältespeicher und Gebäude mit Kältemaschinen Das Projekt wurde Ende 2009 erfolgreich beendet. Der Abschlussbericht liefert eine Beschreibung des Systems und umfangreiche Betriebsergebnisse. Nach elf Jahren Betrieb wurde der Speicher geöffnet und inspiziert. Die Pressemeldung "Kältespeicherung „made in Chemnitz“ weiter auf Erfolgskurs" berichtet darüber.
Ergebnisse Veröffentlichungen	siehe bitte auch Vorprojekt BINE projektinfo 12/2008 Kältespeicher optimiert Fernkältesystem Meyer, F.; Urbaneck, T.; Uhlig, U. Kältespeicher in großen Netzen KKA - Kälte Klima Aktuell 25. Jg. H. 2 S. 42-45, Sonderausgabe Großkältetechnik. - ISSN 0722-4605 Urbaneck, T.; Schirmer, U.; Platzer, B.; Uhlig, U.; Göschel, T.; Zimmermann, D. Optimal design of chiller units and cold water storages for district cooling Ecostock, The 10th International Conference on Thermal Energy Storage, Stockton (USA, New Jersey), Richard Stockton College of New Jersey, 2006, Tagungsband Urbaneck, T.; Platzer, B.; Schirmer, U.; Barthel, U.; Uhlig, U.; Göschel, T.; Zimmermann, D. Optionen einer Integration und Optimierung einer Kälteerzeugung und -speicherung aus Abwärme im mittleren Leistungsbereich (10-15 MW Kälte) RENEXPO 2006 „Kühlen mit Biomasse“, Augsburg, Erneuerbare Energien GmbH, Tagungsunterlagen, 2006 Urbaneck, T.; Platzer, B.; Schirmer, U.; Barthel, U.; Uhlig, U.; Zimmermann, D.; Göschel, T. Kältespeicher – Einsatz zur Optimierung der Energieversorgung Statusseminar „Thermische Energiespeicherung“, Freiburg, Projekträger Jülich, Fraunhofer Gesellschaft (Fraunhofer Solar Building Innovation Center), 2006, Tagungsband, S. 153-162 Urbaneck, T.; Platzer, B.; Schirmer, U.; Barthel, U.; Uhlig, U.; Zimmermann, D.; Göschel T. Review zur Kältespeichertechnik ki Luft- und Kältetechnik Hüthig 43. Jg. (2007) Heft 01-02 S. 28-31. - ISSN 0945-0459 Urbaneck, T.; Platzer, B.; Schirmer, U.; Barthel, U.; Uhlig, U.; Baumgart, G. State of Cold TES Project in Chemnitz (Germany) – April 2007 International Energy Agency (IEA), Energy Conservation Through Energy Storage (ECES), Annex 20 Sustainable Cooling with Thermal Energy Storage, 4th Expert Meeting and Workshop, Beijing, China, 2007 Urbaneck, T.; Schirmer, U.; Platzer, B.; Barthel, U.; Uhlig, U.; Zimmermann, D.; Göschel, T. Kurzzeitige Kältespeicherung – Optimierung der Energieversorgung durch den Einsatz großer Kaltwasserspeicher BWK - Das Energie-Fachmagazin, Verein Deutscher Ingenieure (Hrsg.), Düsseldorf, Springer-VDI-Verlag, 59. Jg., 06-2007, S. 55-59. - ISSN 1618-193X Urbaneck, T.; Uhlig, U.; Göschel, T.; Baumgart, G.; Fiedler, G. Erste Betriebserfahrungen mit dem Großkältespeicher der Stadtwerke Chemnitz AG 12. Dresdner Fernwärme-Kolloquium, Arbeitsgemeinschaft für Wärme und Heizkraftwirtschaft e.V. (AGFW) u.a., Dresden, 2007 Urbaneck, T.; Uhlig, U.; Fiedler, G.; Göschel, T.; Baumgart, G. First operational experiences at the Cold Thermal Energy Storage of the Utility Company Chemnitz International Energy Agency (IEA), Energy Conservation through Energy Storage (ECES), Annex 20 Sustainable Cooling with Thermal Energy Storage, 5th Expert Meeting and Workshop, Ankara, Turkey, 2007 Urbaneck, T.; Uhlig, U.; Göschel, T.; Baumgart, G.; Fiedler, G. Erste Betriebserfahrungen mit Großkältespeicher EuroHeat&Power, VWEW Energieverlag 36. Jg. (2007) Heft 12 S. 24-28 – ISSN 0949-166X Reichel, H.; Ulbrich, W.; Uhlig, U.; Urbaneck, T. Optimaler Betrieb durch gekoppelten Einsatz von Gebäudeautomation und wissenschaftlicher Messtechnik EuroHeat&Power, VWEW Energieverlag 37. Jg. (2008) Heft 3 S. 32-37 – ISSN 0949-166X Urbaneck, T.; Uhlig, U.; Göschel, T.; Baumgart, G.; Fiedler, G. 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TRNSYS-Model for Overground Cold Water Storages Effstock, 11th International Conference on Thermal Energy Storage, Stockholm (Schweden), 2009 (8 Seiten Langfassung auf CD). – ISBN 978-91-976271-3-9 Urbaneck, T.; Barthel, U.; Uhlig, U.; Göschel, T. Fernkältesystem Chemnitz, Analyse des Systembetriebs (Teil 1) Kälte Klima Aktuell 28 (2009) Heft 4 S. 53-55. – ISSN 0722-4605 http://www.kka-online.info Urbaneck, T.; Möller, H.; Kressner, T.; Platzer, B. Kaltwasserspeicher mit radialen Diffusoren, Teil 2b: Schichtungsaufbau im Nahfeld – Parametervariation und Bewertung HLH Lüftung/Klima Heizung/Sanitär Gebäudetechnik Springer 60. Jg. (2009) Heft 7-8 S. 36-41. - ISSN 1436-5103 Urbaneck, T.; Gehrmann, J.; Lottner, V. Large-scale Cold Storage Water Tank in Chemnitz/Germany EuroHeat&Power, English Edition VWEW Energieverlag Vol. 6 (2009) Heft 3 S. 26-31 – ISSN 1613-0200 Urbaneck, T.; Barthel, U.; Uhlig, U.; Göschel, T. 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Drei Jahre Kältespeicherbetrieb: Analyse des Einsatzes und Bewertung des Nutzens – Teil 2 EuroHeat&Power, VWEW Energieverlag 40. Jg. (2011) Heft 4 S. 37-41 – ISSN 0949-166X Neumann, F.; Urbaneck, T.; Platzer, B.; Uhlig, U.; Göschel, T. Vergleich von zwei baugleichen Absorptionskältemaschinen mithilfe der charakteristischen Gleichung ki Luft- und Kältetechnik Hüthig 47. Jg. (2011) Heft 4 S. 32-35. - ISSN 1865-5432 Urbaneck, T.; Held, A.; Platzer, B. Kaltwasserspeicher mit Rohrdiffusoren - Teil 3b: Einfluss der Betriebs- und Geometrieparameter HLH Lüftung/Klima Heizung/Sanitär Gebäudetechnik Springer 62. Jg. (2011) Heft 4 S. 31-37. - ISSN 1436-5103 Vogt, S.; Urbaneck, T.; Platzer, B. Cold storage tank model for TRNSYS EuroHeat&Power, English Edition VWEW Energieverlag Vol. 9 (2012) Heft 2 S. 36-42. – ISSN 1613-0200 Urbaneck, T.; Platzer, B.; Uhlig, U.; Göschel, T. Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung mit Kaltwasserspeicher – Stand und Entwicklung der Technologie ew 112. Jg. (2013) Heft 4. 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Große Kaltwasserspeicher – Stand der Technik in Deutschland ki – Kälte-, Luft- und Klimatechnik Hüthig 55. Jg. (2019) Heft 12 S. 48-53. – ISSN 1865-5432 Bei Bedarf wenden Sie sich bitte per E-Mail an die Autoren.
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	Disclaimer / Dezember 2019 / Prof. Dr.-Ing. habil. Thorsten Urbaneck