-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Energieerzeugung in einem Gebäude und ein entsprechend ausgestattetes Gebäude.
-
Gegenwärtig verbreiten sich dezentrale, auf erneuerbaren Energien basierende Stromerzeuger wie beispielsweise Photovoltaik-Gebäudeanlagen, Photovoltaik-Großanlagen oder Windkraftwerke. Die auf Sonnenlicht oder Windkraft basierenden Energieerzeuger leiden grundsätzlich unter kurzfristigen Schwankungen ihrer Energieproduktion. Will man die erzeugte elektrische Energie in Zeiten hoher Produktion und geringer Nachfrage nicht verwerfen oder für sehr geringe Preise verkaufen, kann sie beispielsweise gespeichert werden. Eine Möglichkeit der Speicherung sind mittelgroße Batterien in Gebäuden. Eine andere gleichzeitig verwendbare Möglichkeit ist die Verwendung von Akkus in elektrischen Fahrzeugen, sofern diese eine so weite Verbreitung erfahren, dass eine große Zahl dieser Akkus ständig am Netz verfügbar ist. Nachteilig an der Speicherung elektrischer Energie in großen Mengen sind stets die Verluste, die durch die begrenzten Wirkungsgrade bei der Wandlung der Energie oder auch nur der elektrischen Spannung entstehen.
-
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Energieerzeugung in einem Gebäude und ein entsprechend ausgestattetes Gebäude anzugeben, mit denen die eingangs genannten Nachteile verringert werden.
-
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Hinsichtlich des Gebäudes wird die Aufgabe durch ein Gebäude mit den Merkmalen von Anspruch 10 gelöst.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Energieerzeugung in einem Gebäude werden im Gebäude ein Wärmespeicher und ein Kältespeicher angeordnet, der Wärmespeicher durch thermische Verbindung mit der Umgebung des Gebäudes beheizt und der Kältespeicher durch thermische Verbindung mit der Umgebung des Gebäudes gekühlt.
-
Weiterhin wird auf ein Schaltsignal hin eine thermische Verbindung zwischen dem Wärmespeichermedium und/oder dem Kältespeichermedium zu einem thermoelektrischen Generator nach Art des Seebeck-Effekts erzeugt und aus der Wärmedifferenz von Kälte- und Wärmespeicher mittels des thermoelektrischen Generators elektrische Energie erzeugt.
-
Das erfindungsgemäße Gebäude mit einem System zu Energieerzeugung umfasst einen Wärmespeicher mit einem Wärmespeichermedium, einen Kältespeicher mit einem Kältespeichermedium, wenigstens eine Einrichtung zur Aufnahme und/oder Abgabe von Wärme aus/an die Umgebung des Gebäudes, einen thermoelektrischen Generator nach Art des Seebeck-Effekts und eine Steuerungseinrichtung, wobei die Steuerungseinrichtung ausgebildet ist, das System so zu steuern, dass der Wärmespeicher mittels der Einrichtung beheizt wird, der Kältespeicher mittels der Einrichtung oder einer zweiten Einrichtung zur Abgabe von Wärme an die Umgebung des Gebäudes gekühlt wird und bei einem Bedarf an elektrischer Energie aus der Wärmedifferenz von Kälte- und Wärmespeicher mittels des thermoelektrischen Generators elektrische Energie erzeugt wird.
-
Für die Erfindung wurde erkannt, dass über Sonnenenergie eine erhebliche Energiemenge auf beispielsweise die Dachfläche eines Gebäudes fällt. Die direkte Umsetzung zu elektrischer Energie über eine PV-Anlage hat die in der Einleitung genannten Nachteile, noch dazu, wenn die erzeugte elektrische Energie gespeichert werden soll. Gemäß der Erfindung wird die Energie stattdessen in einem Wärmespeicher gespeichert, in dem ein Wärmespeichermedium die thermische Energie aufnimmt. Dadurch ist im ersten Schritt keine verlustreiche Wandlung der Energie mit folgender verlustreicher Speicherung nötig.
-
Für die Erfindung wurde weiterhin erkannt, dass thermoelektrische Generatoren nach dem Seebeck-Effekt bei geeigneter Dimensionierung geeignet sind, unter Verwendung der gespeicherten Wärmeenergie im Wärmespeicher bei Bedarf elektrische Energie zu erzeugen. Dabei ist es sehr vorteilhaft, wenn zusätzlich zur Speicherung der Wärmeenergie auch ein Reservoir für Kälte geschaffen wird, d.h. ein thermischer Speicher, bei dem aber für eine möglichst geringe Temperatur gesorgt wird. Damit kann eine möglichst große Temperaturdifferenz stets zur Verfügung gestellt werden.
-
Somit kann elektrische Energie stets aus den Speichern durch den thermoelektrischen Generator zur Verfügung gestellt werden, wenn Bedarf besteht, auch wenn zu dieser Zeit keine Sonneneinstrahlung vorliegt, also eine PV-Anlage keinen Strom erzeugen könnte.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen umfassen die folgenden, die einzeln oder in Kombination miteinander realisiert sein können:
- – Als Wärmespeichermedium und/oder als Kältespeichermedium kann Wasser verwendet werden. Wasser hat den Vorteil, ungiftig und unproblematisch zu sein und hat zusätzlich eine außergewöhnlich hohe spezifische Wärmekapazität, wodurch der Platzaufwand und Gewicht zur Wärmespeicherung minimiert wird. Zudem eignet sich Wasser als Wärmespeicher zur Kopplung des Systems mit anderen Systemen im Gebäude, beispielsweise einer Heizung. Weiterhin kann so das Speichermedium problemlos direkt an andere Stellen geleitet und gepumpt werden, beispielsweise in den Bereich der Gebäudeaußenwand oder zum thermischen Generator.
- – Alternativ zu Wasser können andere Flüssigkeiten verwendet werden. Beispielsweise können in einer Anwendung bei sehr geringen Außentemperaturen Alkohole verwendet werden oder ein Gemisch aus Wasser und Zusatzstoffen, die den Gefrierpunkt des Wassers heruntersetzen. Eine weitere Alternative sind Silikonöle, die eine spezifische Wärmekapazität von 1,5 kJ/kgK aufweisen. Eine weitere Alternative sind bekannte Arbeitsmedien, die bevorzugt einen tiefen Gefrierpunkt und einen hohen Siedepunkt aufweisen, beispielsweise das Material „Pekasol L“, das auf Propylenglykol basiert. Mit diesem Material oder anderen ähnlichen Flüssigkeiten lassen sich Arbeitsbereiche von –30 °C bis 150 °C bei Umgebungsdruck verwenden.
- – Auch ein Feststoff kann als Wärmespeichermedium und/oder als Kältespeichermedium verwendet werden. Dann ist es notwendig, zur Leitung der thermischen Energie von den Speichern und zu den Speichern ein Transportmedium wie beispielsweise Wasser zu verwenden. Feststoffe wie Stein oder Beton weisen eine spezifische Wärmekapazität von nur ca. 1 kJ/KgK auf, haben aber durch ihre höhere Dichte gegenüber Wasser aber trotzdem eine höhere Wärmekapazität pro Volumen als Wasser.
- – Der Kältespeicher kann durch thermische Verbindung mit einem sonnenabgewandt an einer Außenwand des Gebäudes angeordneten Radiator gekühlt werden. Dabei kann die thermische Verbindung bevorzugt in Zeiten hergestellt werden, in denen mit einer tatsächlichen Kühlung zu rechnen ist, also beispielsweise während der Nachtstunden.
- – Der Wärmespeicher kann durch thermische Verbindung mit einem sonnenzugewandt an einer Außenwand des Gebäudes angeordneten Sonnenkollektor erwärmt werden, nach Art von solarthermischen Anlagen. Dabei kann die thermische Verbindung bevorzugt in Zeiten hergestellt werden, in denen mit einer tatsächlichen Erwärmung zu rechnen ist, also beispielsweise während des Tages. Sowohl für den Wärmespeicher als auch für den Kältespeicher kann dabei auch eine durch einen Sensor bestimmte oder beispielsweise aus dem Internet bezogene Außentemperatur zu einer flexiblen Steuerung der thermischen Verbindung verwendet werden.
- – Der Radiator für den Kältespeicher und der Sonnenkollektor für den Wärmespeicher können auch abwechselnd für beide Speicher verwendet werden. So können beispielsweise in den Nachtstunden beide Elemente vom Kältespeichermedium durchströmt werden, um eine möglichst umfangreiche Wärmeabstrahlung zu erreichen. Ebenso kann von vornherein nur ein Sonnenkollektor/Radiator vorgesehen sein, der abwechselnd für den Kälte- und Wärmespeicher verwendet wird. Da nachts die Ausrichtung des Radiators keine so große Rolle spielt, ist eine sonnenzugewandte Anordnung dann sinnvoll.
- – Der Kältespeicher kann auch ausschließlich über den Sonnenkollektor gekühlt werden, zweckmäßig nur während der sonnenfreien oder Nachtstunden. In diesem Fall wird der Unterschied zwischen Tag und Nacht ausgenutzt und ein separater Radiator ist nicht nötig.
- – Sowohl der Kältespeicher als auch der Wärmespeicher können eine thermische Anbindung an den Boden im Bereich des Gebäudes aufweisen. Beispielsweise in einem äquatornahen Gebiet mit hohen Außentemperaturen kann eine Anbindung des Kältespeichers an den Boden vorteilhaft für die Kühlung des Kältespeichermediums sein. In einem Gebiet geringer Außentemperaturen kann eine Anbindung des Wärmespeichers an den Boden vorteilhaft für die Erwärmung des Wärmespeichermediums sein. Üblicherweise wird nur die Anbindung von einem der beiden Speicher an den Boden sinnvoll sein.
- – Der Kältespeicher oder der Wärmespeicher können an das Grundwasser angebunden sein. Dabei kann die Anbindung rein thermisch sein, beispielsweise über Wärmetauscher. Ebenso ist es möglich, sogar das Grundwasser selbst in einen der beiden Speicher einzubinden.
- – Bevorzugt wird das Wärmespeichermedium auf eine Temperatur von zwischen 70 °C und 150 °C erhitzt. Generell ist ein möglichst hohes Temperaturniveau vorteilhaft, da damit die Temperaturdifferenz zum Kältespeicher steigt und damit die Menge an elektrischer Energie, die erzeugbar ist. Das tatsächlich erreichbare Temperaturniveau hängt dabei unter anderem von der Außentemperatur ab, d.h. von der Lage des Gebäudes. So kann es sein, dass das erreichbare Temperaturniveau im Wärmespeicher lediglich bei 50°C liegt oder aber auch bei 90°C oder mehr.
- – Zweckmäßig wird das Kältespeichermedium auf eine Temperatur von höchstens 50 °C abgekühlt. Bevorzugt ist eine Temperatur für den Kältespeicher von 5 °C bis 40 °C. Hier ist eine möglichst geringe Temperatur anzustreben, um die Temperaturdifferenz zum Wärmespeicher zu maximieren. Wie beim Wärmespeicher hängt das tatsächlich erreichbare Temperaturniveau unter anderem von der Außentemperatur ab. So kann es sein, dass das erreichbare Temperaturniveau sogar unter 0°C liegt oder aber auch bei 20°C oder mehr.
- – Wärmespeicher und Kältespeicher können als jeweils ein einzelnes Reservoir ausgestaltet sein. Ein Eintrag von Wärme in den oder aus dem jeweiligen Speicher erfolgt dann direkt in das jeweilige Reservoir unter Verwendung des Speichermediums oder eines Transportmediums.
- – Wärmespeicher und/oder Kältespeicher können als jeweils zweigeteiltes Speichersystem ausgestaltet sein. Dabei enthält jeweils ein erster Teilspeicher Wärmespeichermedium, dem bereits Wärme entnommen wurde im Falle des Wärmespeichers bzw. das bereits erwärmt wurde im Falle des Kältespeichers. Ein jeweils zweiter Teilspeicher enthält Wärmespeichermedium höherer Temperatur im Falle des Wärmespeichers und geringerer Temperatur im Falle des Kältespeichers.
- – Zweckmäßig ist die Speicherkapazität von Wärmespeicher und Kältespeicher ausgelegt auf die Speicherung von einer Energie von wenigsten 5 kWh, bevorzugt 10 kWh, 20 kWh oder sogar 50 kWh. Diese Werte sind auf Einfamilienhäuser ausgelegt. Bei größeren Gebäuden können daher noch größere Werte zweckmäßig sein. Dabei können als Speicher zweckmäßig Wasserspeicher mit einem Volumen von 1 m^3, 2 m^3 oder 5 m^3 oder mehr eingesetzt werden.
- – Das Gebäude kann ein DC-Netzwerk zur Versorgung von elektrischen Geräten umfassen. In diesem Fall entfällt die verlustbehaftete Wandlung der vom thermoelektrischen Generator angelieferten DC-Spannung in eine AC-Spannung, die für viele elektronische Geräte ohnehin wieder in eine DC-Spannung transformiert werden muss.
- – Der Sonnenkollektor kann eine Photovoltaik-Anlage umfassen, die bevorzugt ausgelegt ist, Strom aus kurzwelligen Anteilen des Sonnenlichts zu erzeugen und langwellige Anteile, beispielsweise Infrarotstrahlung passieren zu lassen. Die langwelligen Anteile dienen der Erwärmung des Wärmespeichers über den Sonnenkollektor.
-
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Dabei zeigen schematisch
-
1 ein Haus mit Kälte- und Wärmespeicher sowie thermoelektrischem Generator, Sonnenkollektor und Radiator
-
2 ein Haus mit je zweigeteiltem Kälte- und Wärmespeicher sowie thermoelektrischem Generator, Sonnenkollektor und Radiator
-
3 ein Haus mit Kältespeicher mit Anbindung an das Grundwasser und Wärmespeicher sowie thermoelektrischem Generator, Sonnenkollektor und Radiator.
-
1 zeigt stark schematisiert ein Haus 10, das gemäß einem einfachen Ausführungsbeispiel für die Erfindung ausgestattet ist. Das Haus 10 umfasst einen Kältespeicher 20 in Form eines zweckmäßig isolierten Wassertanks sowie einen analog aufgebauten Wärmespeicher 30. Die Speicher 20, 30 sind beispielsweise im Keller des Hauses 10 angeordnet.
-
Das Haus 10 umfasst weiterhin einen Sonnenkollektor 40 mit einer Fläche von 20 m^2, der auf dem Dach des Hauses 10 angeordnet ist. Dabei ist der Sonnenkollektor 40 auf der sonnenzugewandten Seite des Dachs angebracht. Wenn man eine mittlere Sonneneinstrahlung von 150 W/m^2 zugrundelegt und davon ausgeht, dass der Sonnenkollektor 40 sämtliche Energie auffängt, ergibt sich über einen Tag hinweg eine Energie von 20·150·24 h = 72 kWh = 259,2 MJ, die sich an einem Tag speichern lässt.
-
Wärmespeicher und Kältespeicher 20, 30 sind darauf ausgelegt, mit einer Temperaturdifferenz von 50 °C betrieben zu werden. Mit der spezifischen Wärmekapazität von Wasser von 4,2 kJ / kgK ergibt sich für die Speicherung der Energie von 72 kWh ein Wasservolumen von ca. 1,25 m^3.
-
Für die Abkühlung des Wassers im Kältespeicher 30 umfasst das Haus 10 weiterhin einen Radiator 50, der auf einer sonnenabgewandten Seitenfläche des Hauses angeordnet ist. Unter der Annahme einer Emissivität des Radiators 50 von 1 ergeben sich für einen Quadratmeter Fläche folgende gerundete Leistungen der Abstrahlung in Abhängigkeit von der Temperatur: 40 °C: 545 W; 30 °C: 479 W; 20 °C: 419 W; 10 °C: 365 W; 0 °C: 316 W. Aus der Differenz zwischen Einstrahlung und Abstrahlung von Wärme ergibt sich daher bei einer Temperatur des Radiators 50 von 40 °C und einer Außentemperatur von 20 °C eine effektive Abstrahlung von ca. 126 W / m^2. Bei Temperaturen von 30 °C für den Radiator 50 und 0 °C in der Umgebung beträgt die effektive Abstrahlung ca. 163 W / m^2.
-
Um eine analoge Energiemenge zu den ca. 260 MJ, die sich aus der Sonneneinstrahlung ergeben, abgeben zu können, ist bei einer Abstrahlungsdauer von 10h (Nachtzeit) eine Fläche von ca. 60 m^2 nötig. Bei dieser Größe ist nur die Abstrahlung durch Wärmestrahlung gemäß dem Stefan-Boltzmann-Gesetz berücksichtigt. Die Abgabe von Wärme über Wärmeleitung, unterstützt durch Konvektion kann die Effektivität des Radiators 50 erhöhen und damit die benötigte Fläche senken.
-
Die elektrische Energie, die sich aus der gespeicherten Wärmedifferenz gewinnen lässt, lässt sich mit dem Wirkungsgrad derzeitiger thermoelektrischer Generatoren abschätzen. Im Idealfall beträgt der Wirkungsgrad ca. 8 %, realistischer ist ein Wirkungsgrad von ca. 5 %. Mit diesem Wirkungsgrad ergibt sich aus der gespeicherten Energie von 75 kWh eine Ausbeute von ca. 4 kWh elektrischer Energie. Aus einem Jahresbedarf von ca. 4400 kWh für einen durchschnittlichen 4-Personen-Haushalt ohne elektrische Beheizung in Deutschland ergibt sich ein Tagesbedarf von ca. 12 kWh. Etwa ein Drittel davon kann daher mit dem beschriebenen System gedeckt werden.
-
Der Wärmespeicher 20 wird im vorliegenden Beispiel mit einem Volumen von 3 m^3 Wasser aufgebaut. Der Kältespeicher 30 wird bevorzugt mit etwa dem doppelten Volumen des Wärmespeichers 20 aufgebaut. Der Unterschied im Volumen ist in den Figuren nicht dargestellt. Dabei sind die Speicher 20, 30 als Schichtspeicher aufgebaut.
-
Das Haus 10 umfasst weiterhin einen thermoelektrischen Generator 60. Dieser kann beispielsweise bekannte Materialkombinationen wie Bi2Te3 oder MgAg0.965Ni0.005Sb0.99 umfassen. Der thermoelektrische Generator 60 wird bei Bedarf an elektrischer Energie aus den Speichern 20, 30 gespeist, d.h. es wird eine Temperaturdifferenz am thermoelektrischen Generator 60 erzeugt. Dazu wird Wasser möglichst hoher Temperatur aus dem Wärmespeicher 20 und Wasser möglichst geringer Temperatur aus dem Kältespeicher 30 zum thermoelektrischen Generator 60 geleitet. Da in diesem Beispiel die Speicher 20, 30 als Schichtspeicher ausgestaltet sind, wird dazu zweckmäßig das Wasser aus dem Wärmespeicher 20 im oberen Bereich entnommen und aus dem Kältespeicher im unteren Bereich. Die Rückleitung nach Anpassung der Temperaturen passiert jeweils in den anderen Bereich des jeweiligen Speichers 20, 30.
-
Die Erwärmung des Wassers im Wärmespeicher 20 erfolgt durch Leitung des Wassers aus dem Wärmespeicher 20 zum Sonnenkollektor 40. Hierbei wird zweckmäßig das Wasser aus dem unteren Bereich des Wärmespeichers 20 entnommen, um möglichst kühles Wasser zu erwärmen. Die Erwärmung erfolgt dabei zweckmäßig nur während der Sonnenstunden, die für den Standort des Hauses 10 gelten, da die Temperatur im Wärmespeicher 20 deutlich über der Außentemperatur liegt und somit eine Erwärmung nur durch direkte oder wenigstens diffuse Sonneneinstrahlung erfolgt.
-
Die Kühlung des Wassers im Kältespeicher 30 erfolgt durch Leitung des Wassers aus dem Kältespeicher 30 zum Radiator 50. Hierbei wird zweckmäßig das Wasser aus dem oberen Bereich des Kältespeichers 30 entnommen, um möglichst warmes Wasser abzukühlen. Die Kühlung erfolgt dabei im Wesentlichen nachts. Da das Wasser im Kältespeicher nach der Erzeugung elektrischer Energie am thermoelektrischen Generator 60 eine Temperatur über der Außentemperatur haben kann, kann eine Kühlung aber auch während der Tagstunden erfolgen.
-
Die Leitung des Wassers zum Sonnenkollektor 40 bzw. zum Radiator 50 kann dabei passiv erfolgen. Dabei wird durch die Auslegung des Systems aus Speicher 20, 30 und Leitungen sichergestellt, dass die natürliche Zirkulation das Wasser ausreichend zum Sonnenkollektor 40 bzw. Radiator 50 führt. Alternativ kann das System auch aktiv aufgebaut sein. Hierbei werden Umwälzpumpen zur Zirkulation des Wassers eingesetzt. Des Weiteren ist auch eine Kombination beider Systeme denkbar, wobei die Umwälzpumpen durch konvektive Systeme unterstützt werden.
-
2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für die Erfindung. Hierbei stimmen die meisten Komponenten mit denen des ersten Ausführungsbeispiels und 1 überein.
-
Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel sind jedoch im Haus 10 gemäß 2 der Wärmespeicher 20 und der Kältespeicher 30 nicht als Schichtspeicher realisiert. Vielmehr sind beide Speicher 20, 30 jeweils zweigeteilt. Der Wärmespeicher 20 umfasst dabei einen ersten Teilwärmespeicher 22 zur Aufnahme von abgekühltem Wasser und einen zweiten Teilwärmespeicher 25 zur Aufnahme von möglichst heißem Wasser. Bei Erwärmung durch Sonneneinstrahlung wird Wasser aus dem ersten Teilwärmespeicher 22 durch den Sonnenkollektor 40 geleitet und sodann nach der Aufheizung in den zweiten Teilwärmespeicher 25.
-
Der Kältespeicher 30 umfasst analog einen ersten und zweiten Teilkältespeicher 32, 35. Bei der Kühlung des Wassers wird das Wasser aus dem ersten Teilkältespeicher 32 entnommen und nach Abkühlung dem zweiten Teilkältespeicher 35 zugeführt. Im Gegensatz zu den Schichtspeichern aus dem ersten Ausführungsbeispiel ist in diesem Ausführungsbeispiel gemäß 2 das Wasser in den Speichern 20, 30 nach Temperaturen getrennt. Ein Verbrauch der gespeicherten Energie schlägt sich daher nicht in einer geringeren Temperatur im Wärmespeicher 20, sondern in einer Umverteilung des Wassers zwischen dem ersten und zweiten Teilwärmespeicher nieder. Analog gilt das Gleiche für den Kältespeicher 30. Im ersten Ausführungsbeispiel hingegen bewirkt ein Verbrauch der gespeicherten Energie eine Angleichung der Temperaturen zwischen Kälte- und Wärmespeicher 20, 30.
-
Eine weitere Änderung im Haus 10 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel betrifft die Kühlung des Wassers im Kältespeicher 30. Da außerhalb der Sonnenstunden eine Erwärmung des Wassers im Wärmespeicher 20 nicht stattfindet, wird der Sonnenkollektor 40 zusammen mit dem Radiator 50 verwendet, um das Wasser aus dem Kältespeicher zu kühlen. Es steht daher zur Kühlung des Wassers die summierte Fläche von Sonnenkollektor 40 und Radiator 50 zur Verfügung. Das bedeutet, dass je nach konkreter Auslegung der Größen von Speicher 20, 30 und Sonnenkollektor 40 der Radiator deutlich kleiner gestaltet werden kann als im Ausführungsbeispiel gemäß 1.
-
Eine weitere Ausführungsmöglichkeit zeigt die 3. Hierbei stimmen die meisten Komponenten mit denen des ersten Ausführungsbeispiels und 1 überein. Bei dem Haus 10 gemäß 3 besteht eine Anbindung zwischen dem Kältespeicher 30 und dem Grundwasser 70. Das Grundwasser stellt eine nahezu unerschöpfliche Wärmesenke dar. Deshalb kann bei dem dritten Ausführungsbeispiel der Radiator 50 entfallen, da die Abgabe von Wärme vollständig über das Grundwasser 70 erfolgen kann. Der Sonnenkollektor 40 kann in diesem Fall ausschließlich zur Erwärmung genutzt werden, eine Verbindung mit dem Kältespeicher 30 ist ebenfalls unnötig. Eine Zweiteilung des Kältespeichers 30 ist im dritten Ausführungsbeispiel ebenfalls unnötig, da das Wasser im Kältespeicher 30 praktisch durchwegs ein festes, durch das Grundwasser vorgegebenes und vergleichsweise niedriges Temperaturniveau von ca. 10–15 °C hat.
-
Für alle Ausführungsbeispiele gilt gleichermaßen, dass die Größe der Speicher 20, 30 auf die Energiewerte eines einzelnen Tages ausgelegt sein kann oder sogar auf weniger. Dadurch werden die Gesamtkosten gesenkt, allerdings auch die gespeicherte Energiemenge verringert und demnach das Verhältnis von Kosten zu Nutzen verringert. Bevorzugt wird das System für eine Energiespeicherung von mehreren Tagen, beispielsweise für die Speicherung der Energie aus 2 bis 3 Wochen ausgelegt. Hierzu kommen Speicher 20, 30 zum Einsatz, die für ein Einfamilienhaus etwas der Größe bekannter Öltanks entsprechen.
-
Beispielsweise kann die Größe des Wärmespeichers 20 3,6 m^3 betragen und die Größe des Kältespeichers 30 7,8 m^3. Nimmt man für diese Größen eine Fläche für den Sonnenkollektor und Radiator 40, 50 von jeweils 60 m^2 an, so lässt sich in einem durchschnittliche Einfamilienhaus eine elektrische Abdeckung von etwa 30 % erreichen, d.h. etwa 30 % des anfallenden Stroms kann aus der gespeicherten Energie entnommen werden. Da die Sonneneinstrahlung bei einem Mittel von ca. 150 W / m^2 zwischen etwa 50 W / m^2 und bis zu 1000 W / m^2 schwanken kann, kann bei einer solchen Anlage in sonnenreichen Zeiten trotz der dann verfügbaren elektrischen Vollabdeckung noch eine Speicherung erreicht werden, die mehrere sonnenarme Tage lang für eine elektrische Vollabdeckung ausreicht.
