Doku dazu

doc/02_systemauslegung.md

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+# 2 – Systemauslegung
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+Dimensionierung der Komponenten für den Referenzfall **1000 L Milch/Tag**. Konzept: Milchabwärme → Wärmepumpe (Strom aus PV) → Natriumacetat-Latentspeicher.
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+## 2.1 Wärmepumpe
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+Die WP entzieht der Milch die Wärme (Verdampfer ~0 °C) und gibt sie bei >58 °C an den Speicher ab (Kondensator ~63 °C). Die Verdichterarbeit landet **mit** im Speicher:
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+```
+Q_Speicher = Q_Milch + W_elektrisch
+COP        = Q_Speicher / W_elektrisch
+W_el       = Q_Milch / (COP − 1)
+```
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+| COP | Strom/Tag | Wärme in Speicher/Tag |
+|---|---|---|
+| 2,5 | 25,6 kWh | 64,0 kWh |
+| **2,6 (Referenz)** | **24,0 kWh** | **62,4 kWh** |
+| 3,0 | 19,2 kWh | 57,6 kWh |
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+Leistungsauslegung (18 h/Tag Laufzeit): Kälteleistung ~2,1 kW, Heizleistung ~3,5 kW, el. Leistung ~1,3 kW.
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+> Wichtig: Durch die WP wird **mehr** gespeichert als die reine Milchabwärme (62,4 statt 38,4 kWh/Tag).
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+## 2.2 PV-Anlage
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+Auslegung auf **Jahresbilanz** des WP-Strombedarfs (Standort Süddeutschland, ~1.000 kWh/kWp·a, ~5 m²/kWp).
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+| Größe | Wert |
+|---|---|
+| Jahresstrombedarf WP | ~8.760 kWh/a |
+| Leistung | **~8,8 kWp** |
+| Dachfläche | **~44 m²** |
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+Bei einer typischen Stalldachfläche von mehreren hundert m² problemlos verfügbar.
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+## 2.3 Netzbezug durch die Wintermonate
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+Die WP läuft täglich, die PV liefert saisonal. Monatsbilanz (gerundet):
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+| | kWh/a |
+|---|---|
+| Jahresbedarf WP | 8.760 |
+| Netzbezug (Okt–Feb) | ~1.940 |
+| Sommerüberschuss (Mär–Sep) | ~1.960 |
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+**Netzbezug ≈ 22 %** des Jahresbedarfs – fällt komplett in die Monate Oktober bis Februar. Der Sommerüberschuss entspricht fast genau dem Winter-Zukauf (bilanziell ausgeglichen, zeitlich verschoben).
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+> Diese 22 % gelten **mit** Batterie (Tag-/Nacht-Ausgleich). **Ohne** Batterie eher 50–60 %, da die WP rund um die Uhr läuft, die PV aber nur tagsüber.
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+## 2.4 Batteriespeicher
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+Aufgabe: nur **Tag-/Nacht-Versatz** überbrücken (kein saisonaler Ausgleich – das ist mit Batterie unmöglich).
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+| Größe | Wert |
+|---|---|
+| WP-Last pro Tag | 24 kWh |
+| zu überbrückende Nachtlast | ~14–16 kWh |
+| empfohlen nutzbar | ~15–18 kWh |
+| Nennkapazität (LFP) | **~20 kWh** |
+| Autonomie | ~1 Tag |
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+Mehr Kapazität senkt den 22-%-Winteranteil **nicht** – der kommt aus dem saisonalen PV-Mangel, nicht aus dem Tag-/Nacht-Versatz.
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+## 2.5 Latentwärmespeicher (Natriumacetat)
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+Speichergröße = Wärme je Abholzyklus ÷ Energiedichte. Beispiel 14-Tage-Zyklus, Modus `latent_plus_hub`:
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+| Größe | Wert |
+|---|---|
+| Energie je Zyklus | 62,4 · 14 ≈ **873 kWh** |
+| Masse | ~9.600 kg |
+| Volumen | ~7,4 m³ |
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+Skalierung linear mit Zyklusdauer und Milchmenge. Details zu LKW-Auslastung und Abholrhythmus siehe Dokument 3.
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+## 2.6 Saisonaler Grundkonflikt
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+Wärme**erzeugung** und Wärme**bedarf** laufen gegenläufig:
+- Sommer: viel PV-Strom, viel Abwärme – aber wenig Heizbedarf.
+- Winter: hoher Heizbedarf – aber wenig PV (22 % Netzbezug) und gleicher Abwärmeanfall.
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+Das ist die zentrale Schwäche des Konzepts und der Grund, warum im Winter nur wenige Haushalte beheizt werden können (Dokument 3).