Lokale, nachhaltige Wärme für günstiges Heizen
Wir nutzen etablierte Technik und kombinieren diese geschickt, um die Vorteile aller Komponenten optimal zu nutzen. Rechenzentren liefern Abwärme in großer Menge, die wir über robuste Netze verteilen. Wärmepumpen spielen Ihre Stärke in der sehr effizienten und günstigen Bereitstellung der Grundlast aus, Spitzenlasterzeuger stellen hohe Leistungen und Versorgungssicherheit zu günstigen Anschaffungskosten bereit. Das Ganze ist mehr als die Summe seiner Teile.
Die Abwärme wird auf niedrigem Temperaturniveau mit geringen Energieverlusten transportiert. Für das Netz verwenden wir sehr robuste und langlebige PE100 Rohre, wie sie für Wasserleitungen Standard sind.
Rechenzentrum als Abwärmequelle mit Wärmetauscher
Dezentrale Wärmepumpen für die benötigte Vorlauftemperatur und maximale Effizienz
Rechenzentren müssen ganzjährig ihre Server kühlen. Normalerweise wird die Abwärme an die Außenluft abgegeben. Über Wärmetauscher im Kühlkreislauf der Rechenzentren greifen wir die Abwärme ab und speisen sie auf einem Temperaturniveau von meist 15-20 °C in unser Netz ein.
Die Wärmepumpen entziehen dem Abwärmenetz die benötigte Heizenergie von einem stabilen Temperaturniveau und stellen für jedes Gebäude die Vorlauftemperatur bereit, die wirklich benötigt wird. Dabei gilt: so niedrig wie möglich, so hoch wie nötig. Der reduzierte Temperaturhub erhöht die Effizienz der Wärmepumpen erheblich, sorgt für hohe COPs (Wirkungsgrad) und minimiert so den Stromverbrauch.
Wärmenetz für Verteilung
Spitzenlasterzeuger für wirtschaftliche Auslegung und höchste Versorgungssicherheit
Wärmepumpen sind effizient, aber in der Anschaffung kostet die Leistung relativ viel, während hohe Leistungen bei fossilen Heizungen günstig sind, der Betrieb dann aber teuer wird. Wir installieren bivalente Systeme, in denen Wärmepumpen die Grundlast decken und meistens Gaskessel, teils auch Öl oder Heizstäbe die Spitzenlast übernehmen. So können wir 80-95 % dekarbonisierte Heizenergie über relativ kleine, günstige und gut ausgelastete Wärmepumpen bereitstellen, während die Gas- oder Ölkessel nur an sehr kalten Tagen phasenweise zuheizen müssen (Spitzenlast). Sollte eine Wärmepumpe ausfallen, stehen die Spitzenlasterzeuger als Redundanz zur Verfügung und können die Heizlast übernehmen. So ist die Versorgungssicherheit bestens gewährleistet und die Stärken der jeweiligen Technologien werden ausgespielt.
Heizungsräume
Rechenzentrum
Wärmenetz
Beheizte Gebäude
Diagramm 3:
Lastgang eines großen Berliner Büros
Diagramm 1:
Wirkungsgrad von Wärmepumpen
Diagramm 2:
Geordnete Jahresdauerlinie des Wärmebedarfs
Konsequent effizient
Damit der effizienteste und günstigste Betrieb des Heizungssystems mit Wärmepumpe und Spitzenlasterzeuger ohne Komforteinschränkung gewährleistet werden kann, muss das System vorausschauend gesteuert und fortlaufend kalibriert werden. Unsere Regelung kann außen- und/oder innentemperaturgeführt die Vorlauftemperatur dynamisch optimieren und Vorhersagen zu Wetter und Nutzung der Gebäude einbeziehen. Die intelligente Regelung sorgt insbesondere dafür, dass die Wärmepumpe jederzeit in einem möglichst effizienten Betriebspunkt arbeitet und der Spitzenlasterzeuger nur dann eingeschaltet wird, wenn er tatsächlich benötigt wird.
Der Wirkungsgrad einer Wärmepumpe (COP) hängt stark von der Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf ab, also vom Temperaturhub, den die Wärmepumpe leisten muss. Das Diagramm 1 macht deutlich, dass bei einer Differenz von 30 K statt 60 K ein doppelt so hoher COP erreicht wird. Der Stromverbrauch der Wärmepumpe und damit die Verbrauchskosten betragen entsprechend nur die Hälfte. Unser Abwärmenetz bietet den angeschlossenen Sole-Wasser-Wärmepumpen eine Wärmequelle mit ganzjährig hohem Temperaturniveau von 15-20 °C. Um Vorlauftemperaturen von 30-70 °C zu erreichen, muss also ein Temperaturhub von 10-50 K durch die Wärmepumpen erbracht werden.
Zum Vergleich: Klassische Luft-Wasser-Wärmepumpen, welche die Umgebungsluft als Wärmequelle nutzen, müssten Temperaturhübe von 30 bis 85 K leisten, um die gleichen
Vorlauftemperaturen zu erreichen. Ursache dafür ist das niedrigere Temperaturniveau der Außenluft, insbesondere an kalten Tagen, an denen die höheren Vorlauftemperaturen zwingend benötigt werden.
Dies zeigt, warum unsere Heizlösung konkurrenzlos effizient ist und hebt die Bedeutung der intelligenten, dynamischen Regelung der Vorlauftemperatur hervor, mit der maximale Effizienz und minimale Stromkosten erreicht werden.
Die geordnete Jahresdauerline des Wärmebedarfs für Heizen und Warmwasser (Diagramm 2) zeigt, wie viele Stunden des Jahres eine bestimmte Heizleistung benötigt wird. Es verdeutlicht, dass hohe Heizleistungen nur relativ wenige Stunden im Jahr benötigt werden (Spitzenlast), während mit 30-40 % der maximalen Leistung der größte Teil der Heizenergie gedeckt werden kann (orange Fläche, Grundlast und Teillastbereich).
Entsprechend legen wir die Wärmepumpen nur auf einen Teil der maximal benötigten Heizleistung aus und senken so den Investitionsbedarf erheblich, können aber effektiv und umfangreich dekarbonisieren. Jedes Gebäude hat eine individuelle, geordnete Jahresdauerlinie, deren Form insbesondere vom Dämmstandard (U-Wert) und der Nutzungsart (z.B. Büro vs. Wohnungen) abhängt. Wir analysieren und planen entsprechend individuell zu Ihrer Immobilie die optimale Auslegung für maximale Wirtschaftlichkeit und CO2-Einsparungen.
Der Lastgang eines großen Berliner Bürogebäudes ist in Diagramm 3) für Mitte Februar bis Mitte März 2023 abgebildet. Da es sich um Wintermonate handelt, treten die Lastspitzen zwar gehäuft, aber dennoch punktuell auf. Die Wärmepumpe deckt auch zu dieser Zeit den größten Teil der benötigten Wärme. In den Übergangs- und Sommermonaten kann die auf ca. 30 % der maximalen Last ausgelegte Wärmepumpe die benötigte Heizleistung vollständig zur Verfügung stellen.
Das Ergebnis unserer technisch optimierten Auslegung:
geringer Arbeitspreis
GEG übererfüllt durch hohen EE-
Anteil und CO2-Reduktion
sehr hohe Effizienz​
Versorgungssicherheit unter allen
Bedingungen durch bivalentes System
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