Michael Stangl
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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
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COP = Q_Speicher / W_elektrisch
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W_el = Q_Milch / (COP − 1)
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```
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| COP | Strom/Tag | Wärme in Speicher/Tag |
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|---|---|---|
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| 2,5 | 25,6 kWh | 64,0 kWh |
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| **2,6 (Referenz)** | **24,0 kWh** | **62,4 kWh** |
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| 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 |
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| Jahresstrombedarf WP | ~8.760 kWh/a |
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| Leistung | **~8,8 kWp** |
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| 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 |
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|---|---|
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| Jahresbedarf WP | 8.760 |
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| Netzbezug (Okt–Feb) | ~1.940 |
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| 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 |
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| WP-Last pro Tag | 24 kWh |
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| zu überbrückende Nachtlast | ~14–16 kWh |
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| empfohlen nutzbar | ~15–18 kWh |
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| Nennkapazität (LFP) | **~20 kWh** |
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| 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 |
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| Energie je Zyklus | 62,4 · 14 ≈ **873 kWh** |
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| Masse | ~9.600 kg |
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| 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:
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- Sommer: viel PV-Strom, viel Abwärme – aber wenig Heizbedarf.
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- 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).
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