Mit der Energiestation „Axair ES Basis“ bietet die Walter Meier (Klima Deutschland) aus Garching seit Ende 2010 ein Kompaktsystem zur umweltfreundlichen und energieeffizienten Beheizung und Kühlung. Da die als Wärmepumpe oder Kältemaschine betreibbare Energiestation mit dem natürlichen Kältemittel Propan arbeitet und beste Leistungszahlen aufweist, kann sie über verschiedene staatliche Programme finanziell gefördert werden.
Darüber hinaus erfüllt das Gerät bereits heute die künftig strengeren Anforderungen des Erneuerbare-Energien-Wärme-Gesetzes (EEWärme) im Hinblick auf die Pflicht zur Einbindung regenerativer Quellen auch bei der Erzeugung von Kälteleistung.
Prinzip des Energielast-Managements bei einer Energiestation.
Die Energiestationen stehen in acht Baugrößen zur Verfügung und haben im Betrieb als Wärmepumpe Heizleistungen von 39 bis 252 KW und im Betrieb als Kältemaschinen Kühlleistungen von 42 bis 271 KW. Für größere Leistungen können die Aggregate im Master Slavebetrieb installiert werden.
ES Basis - Kernelemente der Energiestation. | ES Basis - Verschiedene Funktionen der Energiestation. |
Da die Energiestation mit dem natürlichen, entflammbaren Kältemittel R290 (Propan) arbeitet, sind spezielle Anforderungen an den technischen Aufbau und an Sicherheitsvorkehrungen zu treffen (siehe Kasten „Das Kältemittel Propan“). Je nach Baugröße der Energiestation kommen Füllmengen von 6,4 kg bis 28,8 kg Propan, aufgeteilt auf zwei Kältekreisläufe, zum Einsatz. Obwohl diese Kältekreisläufe, ähnlich wie bei Haushaltskühlschränken, industriell hermetisch dicht gefertigt sind und es somit keine Kältemittelemissionen geben dürfte, wurden in die Energiestation höchste sicherheitstechnische Einrichtungen eingebaut. So ist das Gerätegehäuse als „eigenständiger Maschinenraum“ ausgeführt und besitzt eine kontinuierlich arbeitende Zwangsbe- und -entlüftung. Dazu saugt ein explosionsgeschützter Ventilator über ein Wickelfalzrohr ständig einen Luftvolumenstrom aus dem Bodenbereich des Gerätegehäuses in die Energiestation und entlüftet dieses. Der Ventilator hat eine eigene Stromversorgung und arbeitet auch bei ausgeschalteter Energiestation. Darüber hinaus ist der gesamte Kältemittelkreislauf mit einem redundant ausgeführten Leckwarnsystem ausgestattet, das einen Kältemittelaustritt sofort erkennt. In einem solchen Fall wird die Energiestation ausgeschaltet und ein Alarm gemeldet (auch akustisch).
Kühlen, Heizen und Brauchwasserbereitung konventionell. | Kühlen, Heizen und Brauchwasserbereitung mit einer Energiestation. |
Das Kältemittel Propan
Das natürliche Kältemittel Propan (R290) ist ein Kohlenwasserstoff und aus Sicht des Umweltschutzes für Anwendungen in der Klima- und Wärmepumpentechnik eine langfristige Alternative zu synthetisch hergestellten Kältemitteln wie zum Beispiel R140a, R407C und R134a. Mit einem Treibhauspotenzial (GWP-Wert) von 3 liegt Propan sehr deutlich unter den GWP-Werten der derzeit gebräuchlichsten Kältemittel R410a (GWP = 1.720), R407C (GWP = 1.520) und R134a (GWP = 1.300). Zudem hat Propan hervorragende thermodynamische Eigenschaften im Hinblick auf Verdampfungs- und Kondensationstemperaturen und gleichzeitig geringe Drücke im Kältekreislauf. Aufgrund der hohen volumetrischen Kälteleistung von Propan können meist die Füllmengen im Kältekreislauf verringert werden.
Bei all diesen Vorteilen hat Propan jedoch auch einen Nachteil. Wie alle Kohlenwasserstoffe ist Propan leicht entflammbar und kann mit der Raumluft ein zündfähiges und explosives Gasgemisch bilden. Aus diesem Grund ist Propan in die Kältemittel-Sicherheitsgruppe A3 eingestuft. Damit einher gehen bestimmte Vorgaben an Sicherheitsmaßnahmen und an die Ausführungen von Propan-Kälteanlagen und -Wärmepumpen, die sich an den Explosionsschutzbestimmungen orientieren und viele Bauteile der gesamten Wärmepumpenanlage betreffen (Ventilatoren, Sensoren etc. in expolsionsgeschützter Ausführung). Gleichzeitig wird der Aufstellraum der Propan-Wärmepumpe mechanisch be- und entlüftet.