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Energieflexibler Klimaraum in der ETA-Fabrik

Im Juni 2019 startete der Bau eines innovativen und energieflexiblen Klimaraumes in der ETA-Fabrik des PTW in Kooperation mit dem Institut für Statik und Konstruktion (ISMD). Der neue Klimaraum wurde schließlich im Oktober 2019 fertiggestellt und feierlich eingeweiht.

 

Die Idee eines energieflexiblen Klimaraums stammt aus dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Kopernikus-Projekt SynErgie, in dem untersucht werden soll, wie die Energienachfrage der Industrie in Zukunft flexibel an das immer stärker schwankende Energieangebot aus erneuerbaren Energien angepasst werden kann. Unter anderem wurde ein hohes Energieflexibilisierungspotential bei klimatisierten Produktionsumgebungen mit Hilfe verschiedener Betriebsstrategien und erweiternder Hardware-Komponenten identifiziert. So kann zum Beispiel die thermische Speicherkapazität der Gebäudehülle und des Rauminhalts für eine zeitliche Verschiebung des Strombezugs der Kühlung oder Heizung genutzt werden. Der Klimaraum in der ETA-Fabrik ist so konzipiert, dass er verschiedene Temperaturniveaus abbilden kann, die typisch für verschiedene Produktionsprozesse sind. Die Kernelemente des Klimaraums sind:

 

  • Ein Kältespeicher zur zeitlichen Entkopplung von Kälteerzeugung- und bedarf (mit Phasenwechselmaterial nachrüstbar)
  • Modular austauschbare und thermisch aktive Wandelemente zur Untersuchung der Speicherkapazität verschiedener Materialien und deren Einflüsse auf das Regelverhalten des Raumes
  • Ein klassisches Umluftgerät als Referenzfall
  • Ein Energieleitstand, der den Raum ansteuert und die Messdaten zusammenführt
 

Der Klimaraum ist an die thermischen Netze der ETA-Fabrik angebunden und verfügt über umfangreiche Sensorik wie Temperatursensoren, einen Luftfeuchtigkeits- und CO2-Sensor und Wärmemengenzähler. Mit Hilfe des Energieleitstandes und diverser Aktoren lassen sich verschiedene Betriebszustände wie eine Raumkühlung über die Wandelemente oder das Umluftgerät und Bezug der Kälte aus dem Speicher oder dem thermischen Netz einstellen. Außerdem soll in der zweiten Förderphase des SynErgie-Projektes, die im November 2019 gestartet ist, eine „smarte“ Kältemaschine nachgerüstet werden. Diese wird in der Lage sein, Kältebedarfsprofile selbstständig zu erlernen und Optimierungsalgorithmen dezentral durchzuführen.

 

Geplant sind weiterhin Untersuchungen zu gebäudeintegrierten Flexibilisierungsmaßnahmen und zur thermischen Interaktion zwischen Maschine und dem Raumklima. Zusätzlich dient der Klimaraum als Demonstrator, um verschiedene Klimatisierungskonzepte und Betriebsstrategien abzubilden und zu vergleichen. So können generierte Messergebnisse zur Validierung von Simulationen genutzt und das Energieflexibilitätspotential der Raumklimatisierung in der Industrie ermittelt werden.

 

 

Vereinfachtes Schaubild des Versorgungssystems

Bildquelle:

  • Klimaraum-Collage: PTW

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