Eine Klimaanlage schreit normalerweise nach Strom, wenn die Sonne brennt. Dieser Ansturm führt zu einem Anstieg der Nachfrage, der das Netz belastet, die Kosten in die Höhe treibt und manchmal zu Stromausfällen führt. Es gibt einen intelligenteren Weg, mit der Hitze umzugehen. Kühlsysteme außerhalb der Spitzenzeiten verlagern diese schwere Arbeit auf die Nacht, wenn Strom günstig und reichlich vorhanden ist.
Dabei geht es nicht nur darum, ein paar Dollar bei Ihrer Monatsrechnung zu sparen. Es geht darum, das Stromnetz zu stabilisieren und den Ausstoß von Treibhausgasen zu reduzieren. Versorgungsunternehmen müssen häufig ineffiziente, schmutzige Ersatzkraftwerke in Betrieb nehmen, um den Spitzenbedarf zu decken. Sie kaufen Strom auch zu Spitzenpreisen von anderen Netzen ein. Indem Sie die Last in die Nebenzeiten verlagern, helfen Sie, diese kostspieligen und schmutzigen Maßnahmen zu vermeiden. Das Ergebnis ist ein effizienteres Netz und insgesamt ein geringerer Energieverbrauch.
Die Mechanik der Wärmespeicherung
Wie kühlt ein Eistank Ihr Haus, wenn es draußen 95 Grad hat? Das Konzept basiert auf thermischer Energiespeicherung (TES). Das System nutzt Elektrizität, um Wasser in speziellen isolierten Tanks einzufrieren. Diese Tanks enthalten Rohrschlangen, die mit einer Mischung aus Ethylen- oder Propylenglykol und Wasser gefüllt sind. Diese Mischung wird über Nacht auf deutlich unter den Gefrierpunkt gekühlt. Dieser Vorgang wird Laden genannt.
Sobald das Wasser fest gefroren ist, befindet sich das System im Standby-Modus. Es braucht sehr wenig Energie, um das Eis bis zum Einsetzen des Tageslichts kalt zu halten.
Wenn die Sonne aufgeht und sich das Gebäude erwärmt, schaltet sich die Klimaanlage ein. Das gekühlte Glykol zirkuliert durch die mit Eis gefüllten Tanks. Es absorbiert die Wärme aus der Gebäudeluft und hält so den Innenraum kühl. Während das Glykol zirkuliert, erwärmt es sich leicht und schmilzt einen Teil des Eises. Dieser Austausch von Wärme gegen Kälte ist der Kern des Kühlprozesses. Am Abend ist das Eis geschmolzen und das System lädt sich wieder auf. Der Kühler gefriert das Wasser und bereitet das System auf den nächsten heißen Tag vor.
Kühlung außerhalb der Spitzenzeiten führt nicht nur zu einer Verschiebung der Nachfrage. Es schafft eine stabile Kühlumgebung, die die gleiche Leistung bei geringerem Gesamtenergieverbrauch liefert.
Wohn- und Gewerbeanwendungen
Diese Technologie war jahrzehntelang die Domäne großer Gewerbebauten. Bürokomplexe, Krankenhäuser und Schulen benötigten riesige Kältemaschinen und große Tanks. Die Nachrüstung bestehender Konstruktionen war teuer und schwierig. Für diese Tanks brauchte man riesige Räume.
Die Zeiten haben sich geändert. Neuere Systeme sind kleiner und kostengünstiger. Sie sind speziell für den Wohnbereich konzipiert. Diese modernen Geräte können fast überall eingesetzt werden. Einige sind unter der Erde begraben. Andere passen in eine Garage oder einen Keller. Diese Zugänglichkeit macht die Kühlung außerhalb der Spitzenzeiten für Hausbesitzer sinnvoll, die ihren Energiefresser einsparen möchten.
Nicht alle Systeme sind gleich aufgebaut. Einige Komplexe verwenden Partialsysteme. Diese decken nur einen Teil ihres Kühlbedarfs aus Off-Peak-Speichern. Der Rest stammt aus Kältemaschinen, die während der Spitzenzeiten laufen. Diese Teilanlagen verursachen höhere Betriebskosten, da der Netzstrom tagsüber teuer ist. Allerdings ist der anfängliche Kapitaleinsatz geringer. Sie können die Kältemaschinen kleiner dimensionieren, was die Ausrüstung selbst kostengünstiger macht.
Lohnt sich die Investition?
Der Hauptvorteil dieser Technologie ist finanzieller Natur. Der Löwenanteil der Einsparungen entsteht durch die Nutzung niedrigerer Energietarife in der Nacht. Stromtarife richten sich häufig nach der Nutzungsdauer. Die Tarife außerhalb der Spitzenzeiten können deutlich niedriger sein als die Tarife zu Spitzenzeiten. Wenn Sie Ihre Eisbank aufladen, wenn der Strom günstig ist, betreiben Sie Ihre Kühlung tagsüber mit dieser gespeicherten Energie.
Aber hier ist der Haken. Der Wert der Kühlung außerhalb der Spitzenzeiten hängt davon ab, wie Energieversorger heute Energie verkaufen. Wenn sich die Tarifstrukturen ändern, könnten diese Einsparungen verschwinden. Der finanzielle Vorteil liegt nicht in der Hardware selbst. Es liegt in der Arbitrage der zeitbasierten Preisgestaltung.
Bevor Sie mit dem Aufreißen Ihres Kellers beginnen, schauen Sie sich die Tarife Ihres örtlichen Versorgungsunternehmens an. Haben sie einen steilen Peak-Off-Peak-Unterschied? Wenn nicht, stimmen die wirtschaftlichen Gesichtspunkte möglicherweise nicht. Die Technologie funktioniert unabhängig von Ihrer Rechnung, die Einsparungen hängen jedoch vollständig vom Netz ab.
Im nächsten Abschnitt werden wir näher auf die spezifischen Komponenten eingehen und darauf, wie sie in eine Wohneinrichtung passen.
Eisspeicher verkleinern
Vergessen Sie die riesigen Polyethylentanks, die man in Industrieanlagen sieht. Die Zahl der neuen Kühltechnologien außerhalb der Spitzenzeiten nimmt ab. Sie können jetzt Wärmespeicher in kleine Gewerbeflächen und sogar Einfamilienhäuser einbauen. Das Ziel? Gleiches Rasterrelief, kleinerer Platzbedarf.
Die Größenbestimmung dieses Zeugs ist keine Zauberei. Es ist Mathematik. Eine Tonne Kühlung entspricht 12.000 BTU pro Stunde. Das bewältigt eine Grundfläche von etwa 500 Quadratmetern. Wenn Ihr Gebäude 2.500 Quadratmeter groß ist, haben Sie es mit einer 5-Tonnen-Ladung zu tun. Ganz einfach. Aber die Hardware? Da wird es interessant.
Nehmen Sie den Ice Bear 50 von Ice Energy. Es ist für kleine Büros oder große Häuser konzipiert. Sie schrauben es am Dach fest oder teilen es auf. Es lässt sich an Ihre vorhandenen Rohrleitungen anschließen. Es ist keine vollständige Baucharbeit erforderlich. Es speichert bis zu 30 Tonnenstunden Kälte. Es kann eine Spitzenlast von 5 Tonnen bewältigen. Ice Energy behauptet, dass Sie den Spitzenenergiebedarf vom ersten Tag an um 95 % senken können. Nur weil Sie um 3 Uhr morgens Eis machen, heißt das nicht, dass Ihre Rechnungen um 15 Uhr explodieren.
Die Kosten variieren. 4.000 $ am unteren Ende. 18.000 $, wenn Ihre HVAC-Einrichtung komplex ist. Hängt von den Installationsspezifikationen ab.
Nachrüstung ohne Kopfschmerzen
Sie sind nicht bereit, Ihre gesamte Klimaanlage auszutauschen? IceCycle bietet das Retro-Modell an. Es ist für Nachrüstungen konzipiert. Funktioniert mit Dach- oder Split-System-Installationen. Verwendet Ihr aktuelles Setup für die Umstellung auf Kühlung außerhalb der Spitzenzeiten. Weniger invasiv. Schnellere Installation.
Dann haben Sie CALMAC. Normalerweise arbeiten sie mit großen Namen wie IBM, McDonald’s und Marriott zusammen. Doch mit dem ICE-BANK-Modell 1045 C dringen sie in große Wohngebiete vor. Dabei handelt es sich um einen Panzer, der für 45 Tonnenstunden ausgelegt ist. Für ein großes Haus oder ein Gebäude mit mehreren Mietern ist das eine ernsthafte Lagerkapazität.
Warum jetzt? Die Geldgespräche
Warum sich die Mühe machen? Geld. Konkret geht es darum, Spitzenpreise zu vermeiden.
Die Energieversorger machen hier großen Druck. An Orten wie Südkalifornien werden Sie durch nutzungszeitabhängige Tarife dafür bestraft, dass Sie zu Spitzenzeiten Strom beziehen. Nachfragegebühren treffen Unternehmen hart. Aber das Drehbuch umdrehen? Einige Energieversorger übernehmen die Rechnung für die Ausrüstung. Sie bieten hohe Energierabatte, wenn Sie auf die Nebensaison umsteigen. Es ist ein finanzieller Anreiz, der tatsächlich Sinn macht.
Privatkunden bleiben nicht außen vor. Die Preisgestaltung nach Nutzungsdauer wird zum Standard. Wenn der Strombedarf steigt, können Sie mehr davon erwarten.
Die R22-Frist
Hier ist der Clou. Mit Wirkung zum 1. Januar 2010 wird das Kühlmittel R22 abgeschafft. Wenn Ihre Klimaanlage R22 verwendet, verwenden Sie geliehene Zeit. Sie benötigen R410A. Umweltfreundlicher. Doch der Wechsel ist kostspielig. Wenn Ihr Verdampfer oder Kondensator gewartet werden muss, müssen Sie mit einem kostspieligen Umbau rechnen.
Dies ist der perfekte Zeitpunkt, um nach Alternativen außerhalb der Hauptverkehrszeiten zu suchen. Flicken Sie das Leck nicht einfach. Überlegen Sie zunächst, wie Sie die Luft kühlen.
Cool Roofs: Ein anderer Ansatz
Nicht jeder möchte Eis lagern. Manche wollen Wärme reflektieren.
Nehmen Sie das Night Sky Project. Richard Bourn erhielt ein Stipendium des US-Energieministeriums für den Test eines auf dem Dach montierten Systems. Es wird Wasser verwendet. Das System sprüht nachts Wasser auf das Dach. Die kühle Nachtluft versprüht es. Tagsüber nimmt das gekühlte Dach weniger Wärme auf.
Sie testeten es auf Flachdächern und Dächern mit geringer Neigung. Ergebnisse? Der Spitzenkühlbedarf sank um 50 bis 90 %. Fünf Systeme analysiert. Alle zeigten deutliche Zuwächse.
Die Projektion? Es könnte die Lebensdauer Ihres Daches verdoppeln. Weniger thermische Belastung. Weniger Ausdehnung und Kontraktion.
Dabei geht es nicht nur darum, Geld zu sparen. Es geht darum, zu überdenken, wie wir Macht definieren. Wir brauchen nicht immer mehr Generation. Manchmal müssen wir einfach auf die Nacht warten.
Wo man tiefer graben kann
Wenn Sie bereits knietief im Trockenbaustaub stecken oder auf eine Tabelle mit Angeboten von Bauunternehmern starren, sollten Sie vielleicht einen Moment innehalten. Der Kaninchenbau bei der Hausrenovierung ist tief. Hier sind einige spezifische Bereiche, die gut zu den soeben behandelten Wärmespeicherkonzepten passen:
- Wie Hausgrundrisse funktionieren : Verstehen Sie die Luftströmung und die räumliche Logik, bevor Sie Wände einreißen.
- Wie Dachmaterialien funktionieren : Da Strahlungsbarrieren und die Abkühlung des Nachthimmels oft mit der Fähigkeit Ihres Daches, Wärme abzuleiten, beginnen.
- So funktioniert Formica : Wenn Sie nach budgetfreundlichen Oberflächenaktualisierungen suchen, während Sie darauf warten, dass HVAC-Entscheidungen getroffen werden.
- Wie Granit-Arbeitsplatten funktionieren : Weil Sie die Arbeitsplatten wahrscheinlich austauschen werden, während es im Haus kalt und ruhig ist.
- Installieren einer Glasfaser-Dusch- und Badewannenverkleidung : Das häufigste DIY-Feuchtraumprojekt, das keine strukturellen Änderungen erfordert.
Der Quellcode
Wir haben diese Zahlen nicht aus dem Nichts gezogen. Die Daten zu thermischer Energiespeicherung, Kühlung außerhalb der Spitzenzeiten und Lastmanagement für Privathaushalte stammen aus einer Mischung aus Regierungsstudien, Branchen-Whitepapers und technischen Aufschlüsselungen.
Zu den wichtigsten Referenzen zählen Berichte des Energieministeriums über Dachtechnologie und thermisches Potenzial. Wir haben untersucht, wie Systeme wie Icebank von Calmac und Ice Bear von Ice Energy tatsächlich Kälte in Eis speichern, um den Spitzenbedarf abzufedern. Es gibt auch solide Hintergrundinformationen zur Adoption in Wohnheimen von Checket-Hanks Barb und Stephani L. Miller.
Für die finanzielle Seite schlüsseln Gregory H. Katz und Martin LaMonica das Kosten-Nutzen-Verhältnis auf. Wenn Sie sehen möchten, wie sich dies über das Einfamilienhaus hinaus auswirkt, schauen Sie sich das Projekt Night Wind an, bei dem die Stromspeicherung in Lagerhäusern getestet wird.
Das Essen zum Mitnehmen? Das ist nicht nur Theorie. Es handelt sich um eine Technik, die bereits in Bundeseinrichtungen, Fundamenten und Häusern getestet wurde. Die Hardware ist vorhanden. Die Frage ist nur, ob Ihr Stromnetz damit zurechtkommt und ob Ihr Geldbeutel das auch kann.
