Im vorliegenden Buch werden gasmotorisch angetriebene Wärmepumpen als Wärme- bzw. Kälteerzeuger für den öffentlichen Bereich betrachtet. Der Gebäudebestand in Mitteldeutschland wird analysiert und bewertet, wobei Recherchen zu den Vorschriften und Förderprogrammen der einzelnen Länder mit einbezogen werden. Für die betrachteten Gebäude werden Wärme- und Kühlbedarfscharakteristika pragmatisch erhoben. Zu den gasmotorisch angetriebenen Wärmepumpen wird der Aufbau des Systems, die Funktionsweise und eine Energiebilanzierung für den Heiz- und Kühlbetrieb detailliert betrachtet. Außerdem wird die hydraulische Einbindung der gasmotorisch betriebenen Wärmepumpe aufgezeigt und erläutert. Für die Systemvarianten wird die Wirtschaftlichkeit in Anlehnung an VDI 2067 und Umweltaspekte betrachtet.
Zur Umsetzung der gewonnen Erkenntnisse wird ein Excel-Werkzeug entwickelt, um eine zeitnahe Bereitstellung von Entscheidungskriterien bereits in der Angebotsphase zu ermöglichen und auf diesem Wege eine Grundlage für zutreffende Entscheidungsfindungen zu schaffen.
Dieses Werk ist eine korrigierte Neuausgabe des 2014 veröffentlichten Buches "Die Gasmotor-Wärmepumpentechnik zur Wärme- und Kälteerzeugung im öffentlichen Bereich".

Leseprobe
Textprobe:
Kapitel 3.2.4, Gasnetzstruktur in Deutschland:
In Deutschland wurde bis zum jetzigen Zeitpunkt eine flächendeckende Erdgas-Infrastruktur geschaffen. Insgesamt beträgt die Netzlänge in Deutschland ca. 475.000 km. Speichermöglichkeiten existieren in Form von unterirdischen Hohlraumspeichern und kleineren oberirdischen Speichern. Oberirdische Speicher dienen dem Ausgleich von kurzfristig auftretenden Verbrauchsspitzen. Dabei können in Deutschland ca. 23 Mrd. Kubikmeter hauptsächlich in 47 Hohlraum-Kavernen und Poren-Gesteinsspeichern aufgenommen werden. Diese Menge kann ca. 1/5 des Gasverbrauches von Deutschland pro Jahr abdecken. Weitere 25 Speicher mit einem geplanten Volumen von 13,9 Mrd. Kubikmeter Speichervolumen sind in der Planung. Die Aufnahmekapazität ist sehr stark von dem Gasdruck abhängig. Bei dieser Betrachtung wurde das Leitungsfassungsvolumen noch nicht mit einbezogen [34].
3.2.5, Potenzial zur Nutzung des Erdgasnetzes als Energiespeicher
Das Erdgasnetz und die Speicher in Deutschland können einen bestimmten Anteil an Wasserstoff und synthetisch hergestelltes Methan aufnehmen. Wichtig hierbei ist die Aufrechterhaltung der Funktionalität der Energieverbraucher. Es darf zu keiner Beeinträchtigung während des Betriebes kommen. Die Einspeisegrenzen werden in den Regelwerken DVGW-AB G 260, DIN 51624 und ECE R110 definiert.
Mit dieser Thematik beschäftigt sich aktuell die Studie "Entwicklung von modularen Konzepten zur Erzeugung, Speicherung und Einspeisung von Wasserstoff und Methan ins Erdgasnetz". Beleuchtet wird dabei der energietechnische und volkswirtschaftliche Nutzen und mögliche Folgen. Ziel ist es bis 2050 80 % des Stromes aus regenerativen Quellen zu erzeugen. Problematisch ist die Speicherung der erzeugten elektrischen Energie. Der elektr. Netzausbau wird aktuell weiter vorangetrieben, jedoch wird damit keine Möglichkeit des volatil erzeugten Stromes zur Speicherung geschaffen.
Angestrebt ist die Speicherung langfristig zu ermöglichen. Als wesentlicher Schlüssel dazu soll die Technologie "Power-to-Gas" (PtG) dienen. Durch diese soll eine Verbindung zwischen dem Strom- und Gasnetz erreicht werden. Dazu muss grundlegend die Effizienz geprüft werden. Wasserstoff und synthetisches Methan sollen unter Nutzung regenerativer Quellen zur Stromerzeugung wie Photovoltaik und Windkraftanlagen, sowie der Biomasse eingespeichert bzw. direkt dem Netz zu Verfügung gestellt werden. Studien weisen derzeit darauf hin, dass die Wirtschaftlichkeitsanalysen zur aktuellen Energiespeicherung grenzwertig sind. Dazu wird die Quelle Energate messanger, die am 29.03.2012 mit dem Artikel: "Schluchseewerke: Pumpspeicher derzeit nicht wirtschaftlich", genannt.
Das Erdgasspeichersystem hat enorme Kapazitäten und ist erweiterbar. Es wurde ermittelt, dass bedenkenlos zwischen 10 - 15 % Wasserstoff dem Erdgasnetz beigemischt werden können. Die Speichertechnologien müssen zur Umsetzung weitere Verbesserungen erfahren und effizienter gestaltet werden. Ausgestoßenes CO2 und CO können mit dem erzeugten Wasserstoff methanisiert werden. Regelwerke müssen sich zudem mit der Thematik der Einspeisung von Wasserstoff und synthetischem Erdgas auseinandersetzen, sowie Grundlagen für die Einspeisung und deren Grenzen ermitteln. Die "Power-to-Gas-Technologie" hat ein vielversprechendes Potenzial und kann zudem den Ausbau von regenerativen Energieerzeugungsanlagen steigern.
Die dena (Deutsche Energie-Agentur) gründete zur Thematik im Jahr 2011 eine Strategieplattform mit der Bezeichnung "Power-to-Gas". Sie erarbeitet mit Partnern aus der Wirtschaft und Forschung sinnvolle technische und wirtschaftliche Ansätze für die Politik und Wirtschaft. Ergebnisse werden der Öffentlichkeit bereitgestellt und sind im Internet verfügbar [34], [35], [36].
3.2.6, Dimensionierungsrelevante Vorbetrachtungen:
3.2.6.1, Datenbezug zur nachfolgenden Betrachtung:
Für die Dimensionierung der Erzeuger ist Voraussetzung präzise