In der Kombination liegt die Lösung. Mit der Hybridbox wird ein optimiertes Zusammenwirken von Blockheizkraftwerk und Wärmepumpe erreicht, um die für Gebäude nötigen Energien möglichst effizient und emissionsarm bereitzustellen. Im neuen Mehrfamilienhaus der Umwelt Arena Schweiz kommt die Hybridbox zusammen mit einer umfassenden Solarstrom-Produktion zum Einsatz.
«Die energetischen Anforderungen, die sich in einem Gebäude stellen, sind vielfältig», sagt Walter Schmid. «Wir brauchen Raumwärme, Warmwasser, Strom und möglicherweise eine Kühlung. Zur Erfüllung dieser Bedürfnisse stehen heute unterschiedliche Technologien, meist erprobte und bewährte Geräte, zur Verfügung. Es bestand aber schon lange das Ziel, hier eine systematische Kombination zu realisieren, welche die jeweiligen Vorteile verbindet und die sinnvollen gegenseitigen Ergänzungen nutzt.»
Kombination der Technologien
Sowohl die Wärme-Kraft-Kopplung mit der Entwicklung von Blockheizkraftwerken (BHKW) als auch die Erfolgsgeschichte der Wärmepumpen sind Elemente, bei denen bereits vor Jahren das gegenseitige Zusammenwirken als wünschenswerter Weg zu noch mehr Effizienz verstanden wurde. Eine Realisierung von Kombi-Lösungen, die sich für eine Anwendung im Gebäudebereich eignen, liess jedoch lange auf sich warten. Bis Walter Schmid, Erfinder von Kompogas und Initiant der Umwelt Arena, die Hybridbox als Innovation lancierte. Zusammen mit engagierten Partnern (ABB, CTA, AVESCO, PRO-ENERGIE Projekt- und Energiemanagement GmbH, RZ Energiemanagement GmbH) hat er die kompakte Vereinigung einer Wärmepumpe mit einem kleinen BHKW sowie geeigneter Steuerung und Abwärmenutzung verwirklicht. Die erste Version der Hybridbox konnte bald in der Umwelt Arena Schweiz als Neuheit präsentiert werden. Nun steht sie bei einem neu erstellten Solarhaus im Einsatz.
Reduktion der Emissionen garantiert
«Das integrierte BHKW lässt sich mit Biogas oder erneuerbarem Methan betreiben und arbeitet sodann zu 100 Prozent CO2-neutral», erläutert Roger Balmer. Es lässt sich aber auch mit konventionellem Erdgas betreiben und erreicht aufgrund der Kombination mit der integrierten Wärmepumpe eine Reduktion der CO2-Emission um rund die Hälfte. Heute steht die Hybridbox in drei Leistungsstufen zur Verfügung (30, 60 und 240 kW) und kann dadurch in mittleren bis grossen Mehrfamilienhäusern, Wohnarealen, Gewerbe- und Bürobauten sowie denkmalgeschützten Gebäuden zum Einsatz kommen.
Der reduzierte Primärenergieverbrauch basiert auf der Nutzung von Umwelt- oder Abwärmequellen durch die Wärmepumpe, die als spezielle Sole-Wasser-Einheit konzipiert wurde. Es lassen sich Aussenluft, Abwärme oder alle anderen, über eine Sole erschliessbaren Wärmequellen einsetzen. Dank der Verknüpfung mit einer internen Wärmerückgewinnung kann auch bei tiefen Temperaturen ein hoher Wirkungsgrad erreicht werden. Die Hybridbox bietet mit dem BHKW für das Brauchwarmwasser Vorlauftemperaturen bis zu 80 °C. Zudem ermöglicht die Wärmepumpe eine Unterstützung von Kühlungsprozessen bis -14 °C.
Dank der modernen Steuerung kann die Hybridbox flexibel auf das vorhandene Stromangebot und die Nachfrage reagieren, wobei der wärmegeführte Betrieb stets den Fokus auf eine bedarfsgerechte Wärmeversorgung des jeweiligen Gebäudes mit einem entsprechend dimensionierten Wärmespeicher legt.
Hybridbox im solaren Leuchturmprojekt in Zürich-Leimbach
«Die Hybridbox steht im Mehrfamilienhaus an der Zwirnerstrasse in Zürich-Leimbach im Mittelpunkt des vorbildhaften Energiesystems», sagt Roger Balmer. «In der Energiezentrale werden die Wärme und der Strom für die elf Wohnungen des Solarhauses bereitgestellt. Nach dem energieautarken Mehrfamilienhaus in Brütten hat die Umwelt Arena Schweiz mit diesem weiteren Leuchtturmprojekt erneut eine zukunftsweisende Lösung für die emissionsarme Energieversorgung von Gebäuden aufgezeigt. Und mittendrin steht die Hybridbox.»
Das auf dem Dach und an den Fassaden mit über 1’000 dimensionsgleichen Photovoltaik-Modulen ausgestattete Mehrfamilienhaus erzeugt Solarstrom, wobei der sommerliche Überschuss in einer externen Power-to-Gas-Anlage mit einer CO2-Zufuhr in erneuerbares Methan umgewandelt und im bestehenden Schweizer Erdgasnetz zwischengespeichert wird. Auf diese Weise kann der zuviel produzierte Solarstrom saisonal verschoben und für die Energiebereitstellung im Winter genutzt werden. Steht jedoch an einem sonnigen Wintertag genügend Solarstrom zur Verfügung, so wird dieser direkt von der Wärmepumpe der Hybridbox genutzt. Ansonsten schaltet die Hybridbox auf den Gasbetrieb des BHKW um und setzt das gespeicherte Methan aus dem Netz ein. Das integrierte Blockheizkraftwerk erzeugt nun Wärme und Strom, wobei der mögliche Überschuss an Strom für die Elektromobilität der Bewohner nutzbar ist oder ans öffentliche Stromnetz abgegeben werden kann. Das erzeugte e-Gas lässt sich aber auch für gasbetriebene Fahrzeuge einsetzen.
Die Wärme-Kraft-Kopplung, auf welcher die Hybridbox aufgebaut ist, erfüllt die Aufgabe der gleichzeitigen Erzeugung von Wärme und Strom im Gebäude auf optimale Weise. In Kombination mit einer angepassten Wärmepumpe, welche Umwelt- oder Abwärme nutzt, können Effizienzgewinne und reduzierte Emissionen erreicht werden.
Kontakt:
Walter Schmid
Umwelt Arena Schweiz
CH-8957 Spreitenbach
www.umweltarena.ch
Roger Balmer
PRO-ENERGIE Projekt- und Energiemanagement GmbH
CH-8370 Sirnach
www.pem-gmbh.com
roger.balmer@pem-gmbh.com
