Auslegung Wärmerückgewinnung Milchkühlung

Kommandozeilen-Werkzeug zur Auslegung einer Wärmerückgewinnung aus der Milchkühlung: Aus der täglich zu kühlenden Milchmenge werden Wärmepumpe, PV-Anlage, Batterie und Natriumacetat-Latentspeicher dimensioniert – inklusive Abhollogistik, versorgbarer Haushalte und Brennstoffkosten-Vergleich.

Alle Annahmen liegen in einer config.json, sodass sich Varianten ohne Codeänderung nachrechnen lassen.

Konzept

Milchabwärme (37→4 °C)  ──►  Wärmepumpe (Strom aus PV)  ──►  Latentspeicher (Natriumacetat, 58 °C)  ──►  Abholung per LKW

Da Natriumacetat-Trihydrat erst bei 58 °C schmilzt, die Milchabwärme aber nur bei ~37 °C anfällt, hebt eine Wärmepumpe das Temperaturniveau an. Der Speicher kann unterkühlt und damit isolierungsfrei transportiert werden.

Voraussetzungen

Python 3.8+
Keine externen Abhängigkeiten (nur Standardbibliothek)

Dateien

Datei	Zweck
`auslegung.py`	Berechnungsprogramm
`config.json`	Sämtliche Annahmen (kopieren für Varianten)

Verwendung

# Detailreport für 1000 L Milch/Tag
python auslegung.py 1000

# Kompakte Empfehlung (gerundete Größen + vorgeschlagener Abholzyklus)
python auslegung.py 1000 --suggest-size

# Variante mit eigener Config und Ergebnis-Export als JSON
python auslegung.py 1500 --config meine_variante.json --json ergebnis.json

Argument	Beschreibung
`milch_l_tag`	(Pflicht) Milchmenge pro Tag in Litern
`--config PFAD`	Pfad zur JSON-Konfiguration (Standard: `config.json`)
`--json PFAD`	Ergebnis zusätzlich als JSON schreiben
`--suggest-size`	Kompakte Empfehlung statt Detailreport

Was berechnet wird

Milchkühllast (kWh/Tag) aus Menge und Temperaturhub
Wärmepumpe: Kälte-, Heiz- und elektrische Leistung, Strombedarf, in den Speicher gelieferte Wärme
PV-Anlage: Leistung (kWp) und Dachfläche für die Jahresbilanz des WP-Strombedarfs
Netzbezug: jährlicher Zukauf-Anteil durch die Wintermonate (Monatsbilanz)
Batterie: nutzbare und Nennkapazität für den Tag-/Nacht-Ausgleich
Latentspeicher: Masse, Volumen, LKW-Auslastung, Energieinhalt einer Ladung
Versorgte Haushalte: Warmwasser (ganzjährig) und Winterfall (Heizung + WW)
Brennstoffkosten: Wert der Wärme als Ersatzkosten für Gas, Heizöl, Pellets

Konfiguration (`config.json`)

Abschnitt	Wichtigste Parameter
`milch`	Ein-/Austrittstemperatur, Dichte, spez. Wärme
`waermepumpe`	`cop`, `laufzeit_h_pro_tag`
`pcm`	`modus` (`latent_only` / `latent_plus_hub`), Latentwärme, Dichte, c-Werte, Lade-/Entladetemperatur
`abholung`	`zyklus_tage`, LKW-Nutzlast und -Volumen
`pv`	spez. Jahresertrag, Fläche je kWp, Monatsprofil
`batterie`	Direkt-PV-Stunden, nutzbarer Anteil, Reservefaktor
`haushalt`	Personen, Warmwasser je Person, Winter-Heizbedarf
`brennstoffe`	Preis (ct/kWh) und Wirkungsgrad für Gas/Öl/Pellets

Wichtigste Stellschrauben

pcm.modus – latent_only (nur Phasenwechsel) oder latent_plus_hub (mit Überhitzung): bestimmt Energiedichte und Speichergröße.
abholung.zyklus_tage – Abholrhythmus, steuert die Speichergröße direkt.
waermepumpe.cop – bestimmt Strombedarf und damit PV-Größe.
haushalt.heizbedarf_winter_kWh_tag – stark gebäudeabhängig (saniert ~40, Altbau ~100, 0 = nur Warmwasser).
brennstoffe – Preise sind Stand Juni 2026 (DE) und jederzeit überschreibbar.

Ausgabe

Der Detailreport schreibt einen formatierten Konsolentext mit allen Blöcken. Mit --json wird das vollständige Ergebnis zusätzlich als strukturiertes JSON gespeichert (alle Zwischengrößen, im Suggest-Modus zusätzlich der vorschlag-Block).

Beispiel (gekürzt, 1000 L)

WAERMEPUMPE  (COP 2.60, Laufzeit 18 h/Tag)
  Strombedarf .................     24.0 kWh/Tag
  Waerme in den Speicher ......     62.4 kWh/Tag

PV-ANLAGE
  Leistung ....................      8.8 kWp
  Dachflaeche .................       44 m2

NETZBEZUG  (durch Wintermonate)
  Netzbezug ...................     1941 kWh/a  = 22 %

VERSORGTE HAUSHALTE  (2 Erw. + 2 Kinder)
  -> Warmwasser ganzjaehrig ...     11.1 Haushalte
  -> im Winter ................      1.0 Haushalte

LATENTSPEICHER  (Natriumacetat-Trihydrat, Modus: latent_plus_hub)
  Energieinhalt voller LKW ....     2185 kWh

WERT DER WAERME BEIM KAEUFER
  Gas        |    11.6 ct/kWh |  253 EUR/LKW |  2635 EUR/Jahr
  Pellets    |     8.0 ct/kWh |  174 EUR/LKW |  1810 EUR/Jahr

Modell-Annahmen & Vereinfachungen

Milch wird thermisch als Wasser gerechnet.
Der zurückkehrende Speicherbehälter wird als „warm" (nahe Schmelzpunkt) angenommen; sonst müsste die WP ihn zusätzlich aufheizen.
Der Netzbezug ist eine Monatsbilanz und setzt einen Tag-/Nacht-Ausgleich per Batterie voraus. Ohne Batterie liegt der reale Zukauf höher (~50–60 %).
--suggest-size optimiert den Abholzyklus auf Transportauslastung, nicht auf die Verweildauer der Wärme im Speicher.
Die Brennstoffkosten sind der Brutto-Substitutionswert der Wärme, kein erzielbarer Verkaufspreis (Transport, Strom, Abschreibung noch nicht abgezogen).

Mögliche Erweiterungen

Anbieterseite: Transportkosten, WP-Stromkosten und Speicher-Abschreibung → echte Marge bzw. Mindestverkaufspreis je kWh.
Monatlich aufgelöste PV-Deckung als Diagramm.

5.3 KiB Raw Blame History Unescape Escape