Michael Stangl
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# Auslegung Wärmerückgewinnung Milchkühlung
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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.
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Alle Annahmen liegen in einer `config.json`, sodass sich Varianten ohne Codeänderung nachrechnen lassen.
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## Konzept
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Milchabwärme (37→4 °C) ──► Wärmepumpe (Strom aus PV) ──► Latentspeicher (Natriumacetat, 58 °C) ──► Abholung per LKW
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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.
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## Voraussetzungen
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- Python 3.8+
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- Keine externen Abhängigkeiten (nur Standardbibliothek)
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## Dateien
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| Datei | Zweck |
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| `auslegung.py` | Berechnungsprogramm |
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| `config.json` | Sämtliche Annahmen (kopieren für Varianten) |
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## Verwendung
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```bash
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# Detailreport für 1000 L Milch/Tag
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python auslegung.py 1000
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# Kompakte Empfehlung (gerundete Größen + vorgeschlagener Abholzyklus)
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python auslegung.py 1000 --suggest-size
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# Variante mit eigener Config und Ergebnis-Export als JSON
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python auslegung.py 1500 --config meine_variante.json --json ergebnis.json
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| Argument | Beschreibung |
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|---|---|
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| `milch_l_tag` | (Pflicht) Milchmenge pro Tag in Litern |
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| `--config PFAD` | Pfad zur JSON-Konfiguration (Standard: `config.json`) |
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| `--json PFAD` | Ergebnis zusätzlich als JSON schreiben |
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| `--suggest-size` | Kompakte Empfehlung statt Detailreport |
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## Was berechnet wird
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- **Milchkühllast** (kWh/Tag) aus Menge und Temperaturhub
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- **Wärmepumpe**: Kälte-, Heiz- und elektrische Leistung, Strombedarf, in den Speicher gelieferte Wärme
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- **PV-Anlage**: Leistung (kWp) und Dachfläche für die Jahresbilanz des WP-Strombedarfs
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- **Netzbezug**: jährlicher Zukauf-Anteil durch die Wintermonate (Monatsbilanz)
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- **Batterie**: nutzbare und Nennkapazität für den Tag-/Nacht-Ausgleich
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- **Latentspeicher**: Masse, Volumen, LKW-Auslastung, Energieinhalt einer Ladung
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- **Versorgte Haushalte**: Warmwasser (ganzjährig) und Winterfall (Heizung + WW)
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- **Brennstoffkosten**: Wert der Wärme als Ersatzkosten für Gas, Heizöl, Pellets
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## Konfiguration (`config.json`)
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| Abschnitt | Wichtigste Parameter |
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|---|---|
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| `milch` | Ein-/Austrittstemperatur, Dichte, spez. Wärme |
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| `waermepumpe` | `cop`, `laufzeit_h_pro_tag` |
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| `pcm` | `modus` (`latent_only` / `latent_plus_hub`), Latentwärme, Dichte, c-Werte, Lade-/Entladetemperatur |
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| `abholung` | `zyklus_tage`, LKW-Nutzlast und -Volumen |
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| `pv` | spez. Jahresertrag, Fläche je kWp, Monatsprofil |
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| `batterie` | Direkt-PV-Stunden, nutzbarer Anteil, Reservefaktor |
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| `haushalt` | Personen, Warmwasser je Person, Winter-Heizbedarf |
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| `brennstoffe` | Preis (ct/kWh) und Wirkungsgrad für Gas/Öl/Pellets |
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### Wichtigste Stellschrauben
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- `pcm.modus` – `latent_only` (nur Phasenwechsel) oder `latent_plus_hub` (mit Überhitzung): bestimmt Energiedichte und Speichergröße.
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- `abholung.zyklus_tage` – Abholrhythmus, steuert die Speichergröße direkt.
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- `waermepumpe.cop` – bestimmt Strombedarf und damit PV-Größe.
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- `haushalt.heizbedarf_winter_kWh_tag` – stark gebäudeabhängig (saniert ~40, Altbau ~100, 0 = nur Warmwasser).
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- `brennstoffe` – Preise sind Stand Juni 2026 (DE) und jederzeit überschreibbar.
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## Ausgabe
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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).
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### Beispiel (gekürzt, 1000 L)
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WAERMEPUMPE (COP 2.60, Laufzeit 18 h/Tag)
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Strombedarf ................. 24.0 kWh/Tag
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Waerme in den Speicher ...... 62.4 kWh/Tag
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PV-ANLAGE
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Leistung .................... 8.8 kWp
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Dachflaeche ................. 44 m2
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NETZBEZUG (durch Wintermonate)
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Netzbezug ................... 1941 kWh/a = 22 %
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VERSORGTE HAUSHALTE (2 Erw. + 2 Kinder)
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-> Warmwasser ganzjaehrig ... 11.1 Haushalte
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-> im Winter ................ 1.0 Haushalte
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LATENTSPEICHER (Natriumacetat-Trihydrat, Modus: latent_plus_hub)
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Energieinhalt voller LKW .... 2185 kWh
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WERT DER WAERME BEIM KAEUFER
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Gas | 11.6 ct/kWh | 253 EUR/LKW | 2635 EUR/Jahr
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Pellets | 8.0 ct/kWh | 174 EUR/LKW | 1810 EUR/Jahr
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## Modell-Annahmen & Vereinfachungen
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- Milch wird thermisch als Wasser gerechnet.
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- Der zurückkehrende Speicherbehälter wird als „warm" (nahe Schmelzpunkt) angenommen; sonst müsste die WP ihn zusätzlich aufheizen.
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- Der Netzbezug ist eine **Monatsbilanz** und setzt einen Tag-/Nacht-Ausgleich per Batterie voraus. Ohne Batterie liegt der reale Zukauf höher (~50–60 %).
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- `--suggest-size` optimiert den Abholzyklus auf **Transportauslastung**, nicht auf die Verweildauer der Wärme im Speicher.
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- Die Brennstoffkosten sind der **Brutto-Substitutionswert** der Wärme, kein erzielbarer Verkaufspreis (Transport, Strom, Abschreibung noch nicht abgezogen).
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## Mögliche Erweiterungen
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- Anbieterseite: Transportkosten, WP-Stromkosten und Speicher-Abschreibung → echte Marge bzw. Mindestverkaufspreis je kWh.
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- Monatlich aufgelöste PV-Deckung als Diagramm.
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