Projekt: PV2HEAT to Mongolia
Das vorliegende Projekt soll die Mongolei darin unterstützen, die extreme Luftverschmutzung in der Hauptstadt Ulaanbaatar durch den Einsatz erneuerbarer Energien zu reduzieren. Hierzu sollen PV-2-Heat Systeme an die harschen klimatischen Bedingungen in der Mongolei angepasst, in das Stromversorgungsnetz Ulaanbaatars integriert und schließlich als Pilotanlagen in verschiedenen Umgebungen (private Haushalte, öffentliche Einrichtung, Handel/Gewerbe) getestet werden.
Der Einsatz der umweltfreundlichen Technologie kann nur erfolgreich sein, wenn staatliche Anreize geschaffen werden, diese einzusetzen. Deshalb werden in dem Projekt auch Geschäftsmodelle, z. B. Business-, Tarif- & Finanzierungsmodelle, entwickelt. Eine Nachhaltigkeitsstudie rundet das Projekt ab.
Ziel des Projektes soll es sein, der mongolischen Regierung ein Up-Scaling der PV-2-Heat Technologie und damit eine nachhaltige Versorgung der Bevölkerung mit erneuerbarem Strom und CO2-freier Wärme zu ermöglichen.
Über die Zusammenarbeit der Unternehmen und Universitäten auf deutscher und mongolischer Seite sollen Unternehmens- und akademische Partnerschaften aufgebaut werden, die auch langfristig einen Know-how-Transfer gewährleisten sollen. Über Forschungsallianzen soll der wissenschaftliche Nachwuchs und über die Kooperation der Unternehmen Service- und Wartungspersonal für die Mongolei ausgebildet werden.
Regionaler Schwerpunkt: Mongolei Laufzeit: 01.05.2021 – 30.04.2024 Förderkennzeichen: 01LZ2001A-D
Website: www.pv2heat.com
ESDA Technologie GmbH
Klaus Rauch consulting engineer
WestfalenWIND Planungs GmbH & Co. KG
Universität Paderborn: Kompetenzzentrum für Nachhaltige Energietechnik (KET)
Solar Energy Consulting LLC
RTT LLC
National University of Mongolia (NUM)
Mongolische Akademie der Wissenschaften (MAS)
Ulaanbaatar, die Kälteste Hauptstadt der Welt
Ulaanbaatar, die Hauptstadt der Mongolei, ist die kälteste Hauptstadt der Welt. Während der langen etwa 7-monatigen Winterperiode gelten Temperaturen von minus 30°C als normal. Obwohl sich die Wirtschaft in der Mongolei positiv entwickelt, zählt das Land nach wie vor zu den ärmsten Ländern der Welt. Die Mongolei hat etwa 3 Mio. Einwohner von denen 1,3 Mio. Einwohner in der Hauptstadt leben. Diese 1,3 Mill. Einwohner verteilen sich in etwa auf 108.000 Häuser, 136.000 Apartments und 90.000 Jurten, die zu über 60% mit Kohle und anderen fossilen Brennstoffen beheizt werden. Alte Kohlekraftwerke aus den 1960-er Jahren ohne Rauchgasfilter aber auch das traditionelle Heizen in Öfen mit Kohle, Holz und Abfällen aller Art führt zu einer extremen Luftverschmutzung. So gehört eine riesige Smog-Glocke zum täglichen Leben in der Hauptstadt Ulaanbaatar, die ein massives medizinisches, wie Umweltproblem darstellt.
Smog-Problem im Winter
Die Regierung der Mongolei steuert dem Problem seit fast 20 Jahren mit mäßigem Erfolg entgegen. Um die massive Luft- und Umweltverschmutzung in den Griff zu bekommen, wurden diverse Programme zur Einführung Erneuerbarer Energien aufgelegt. Ein Beispiel hierfür ist das nationale Elektrifizierungsprogramm „100.000 Solar Home Systems in Mongolia”, mit dem bis 2012 etwa eine halbe Millionen Nomaden mit mobilen PV-Systemen ausgestattet wurden. Gerade wird ein neues Programm „100.000 Heating Systems in Ulaanbaatar“ (vgl. LOIs “Mayor of Ulaanbaatar Mongolia” und “Ministry of Construction and Urban Development of Mongolia” in der Anlage) aufgelegt, das auf saubere, sichere und preiswerte Heizlösungen für Haushalte und den Wohnungsbau in der Hauptstadt setzt.
Projektziele
Den Anteil fossiler Energien in der Hauptstadt zu reduzieren und durch Strom und Wärme aus regenerativen Quellen zu ersetzen,
ist deshalb Ziel des Projektes „PV-2-Heat“.
Von einer nachhaltigen Strom- und Wärmeversorgung würden nicht nur Privathaushalte profitieren. Auch Handel und Gewerbe würden auf Basis des deutschen PV-2-Heat Systems die Kosten dauerhaft senken können. Ein ökologischer wie volkswirtschaftlicher Gewinn auf allen Seiten. Geringere Betriebskosten bedeutet zusätzliches Kapital, das für Investitionen und die Schaffung von Arbeitsplätzen genutzt werden könnte. Die Technologie „made in Germany“ würde also nachhaltig zum Wohlstand der Mongolei beitragen können und das Land ökonomisch, technisch und politisch unabhängig machen.
Über das Projekt „PV-2-Heat“ wird innovative, ökologisch nachhaltige und neueste, auf mongolische Bedingungen angepasste Power-2-Heat Technologie in die Mongolei transferiert. Die als Pilotanlagen gelieferten und getesteten Systeme sollen insbesondere einen Beitrag dazu liefern, die extreme Luftverschmutzung in der Hauptstadt Ulaanbaatar zu reduzieren.
Ziel der unterschiedlichen Testumgebungen – geplant sind mindestens zehn Lokationen – ist es, einerseits unterschiedliche Anwenderkreise vom Privathaushalt, über Handel und Gewerbe, aber auch staatliche Einrichtungen mit der hocheffektiven Technologie „made in Germany“ vertraut zu machen und die Vorteile einer ökologisch verträglichen Energieversorgung mit erneuerbaren Energien zu zeigen. Die Lokationen sollen so gewählt werden, dass die Sichtbarkeit der Pilotanlagen in der Bevölkerung gegeben ist. Dies kann durch begleitende Öffentlichkeitsarbeit auf Seiten der mongolischen Regierung erfolgen, z. B. durch öffentliche Veranstaltungen, durch Flyer etc., aber auch durch Seminare der beteiligten Universitäten, die ihren Studenten hierdurch einen praktischen und technisch-wissenschaftlichen Einblick vermitteln können.
Die Kooperation der deutschen mit den mongolischen Unternehmen soll schließlich eine über das Projekt hinausgehende technische wie wirtschaftliche Zusammenarbeit fördern. Die beteiligten deutschen Unternehmen planen auch langfristig in der Mongolei tätig zu sein. Ziel der deutschen Partner ist es, ihre Technologie einem breiteren Markt zur Verfügung zu stellen und über den Export in das Zielland als Unternehmen weiter zu expandieren.
Projektbasis
Grundlage der Arbeiten im Projekt „PV-2-Heat“ bilden im Wesentlichen zwei in voneinander unabhängigen Konsortien entwickelte Projekte. Beide Entwicklungen werden in diesem Projekt zusammengeführt und erfahren durch die Anpassung an die klimatisch bedingt technisch anspruchsvollen Bedingungen ein „Up-grade“. Dies ergibt insgesamt einen großen Mehrwert für die deutschen Entwickler wie die mongolischen Anwender, Unternehmen und die mongolische Regierung.
Bei den beiden Projekten bzw. Produkten handelt es sich um:
Power to Heat OWL: Erneuerbare Energien flexibel nutzen
In dem Projekt wurde eine intelligente, börsenpreisabhängige geschaltete Steuerung für elektrische Heizsysteme in Privathaushalten entwickelt, mit der günstiger erneuerbarer Überschussstrom zum Befüllen eines (Wärme-) Pufferspeichers genutzt werden kann. Energieversorgungsunternehmen können nun mittels Rundsteuertechnik den Stromverbraucher fernsteuern und flexibel anpassen. Mit diesem Lösungsansatz gelingt die Sektorenkopplung und ein optimiertes Lastmanagement für ein stabiles Stromnetz.
Das Projekt wurde im Rahmen des „Spitzencluster it´s OWL“ durch das BMBF gefördert. Projektpartner waren hier das Kompetenzzentrum für nachhaltige Energietechnik (KET) der Universität Paderborn und die WestfalenWIND gemeinsam mit der Westfalen Weser Netz GmbH und dem Energie Impuls OWL e.V.
kraftBoxx – Großer Wärmespeicher für Sektorkopplung
Bei der „kraftBoxx“ handelt es sich um ein Power-2-Heat Speichersystem zur Wasser- und Wärmebereitstellung auf Basis von PCM-Latentspeicherelementen mit einer deutlich höheren Energiespeicherkapazität als herkömmliche Wärme- und Kältespeicher.
Das modulare, skalierbare System wurde von den Firmen Axiotherm GmbH, einer Tochterfirma des Projektpartners ESDA Technologie GmbH, und klara energy systems gmbh, ein Unternehmen der Klaus Rauch consulting engineer Gruppe, in einer Zusammenarbeit mit dem KET entwickelt.
Effektive Wärmespeicherung mit – heatStixx
Speicher in Kombination mit heatStixx decken ein sehr breites Spektrum an Anwendungsbereichen und Möglichkeiten für die Wärme- und Kältespeicherung ab.
Die beiden genannten Entwicklungen bilden die Basis für die Technologie, die im Projekt „PV-2-Heat“ für den Betrieb unter den extremen klimatischen Bedingungen in der Mongolei ertüchtigt werden soll. Die Anpassung an den mongolischen Standort erfolgt in parallelen Weiterentwicklungen der Systemkomponenten und Verfahrensprozesse inkl. Automatisierung für die Systeme „Strom“ und „Wärme“. Übergeordnet wird die Konzeptionierung der Hard- und Software des gesamten Systems, sprich des „Energiemanagementsystems“, behandelt.
Für die mongolischen Stakeholder werden weiterhin ökonomische und ökologische Fragestellungen bearbeitet, die Business-, Tarif- & Finanzierungsmodelle auf Basis der mongolischen Randbedingungen zum Ergebnis haben werden. Abgerundet wird das Projekt durch eine Akzeptanzstudie, die die Technologie „made in Germany“ aus Sicht der Anwender, Dienstleister, Behörden und politisch Verantwortlicher bewerten soll.
Projekt PV2HEAT - Erwartete Wirkung
Über das Projekt „PV-2-Heat to Mongolia“ wird innovative, ökologisch nachhaltige Power-to-Heat-Technologie in die Mongolei transferiert, mit der – unter Voraussetzung eines Up-Scalings der mongolischen Regierung – die extreme Luftverschmutzung in der Hauptstadt Ulaanbaatar reduziert werden soll.
Über die unterschiedlichen Testumgebungen sollen sich verschiedene Anwenderkreise, z. B. Privathaushalte, Handel und Gewerbe, staatliche Einrichtungen, mit der Technologie vertraut machen und als Multiplikator für die neue Technologie wirken. Die deutsch-mongolische Kooperation soll schließlich eine über das Projekt hinausgehende technische wie wirtschaftliche Zusammenarbeit fördern. Die beteiligten deutschen Unternehmen planen auch langfristig in der Mongolei tätig zu sein.
Ziel der deutschen Partner ist es, ihre Technologie einem breiteren Markt zur Verfügung zu stel-len und über den Export in das Zielland als Unternehmen weiter zu expandieren.
Projekt vor Ort in Ulaanbaatar, Mongolei - Zielsetzung:
Das Projekt „PV-2-Heat to Mongolia“ gliedert sich in zwei parallele Pfade: Auf Seiten der Stromerzeu-gung geht es darum, die PV-Anlagen inkl. Steuerungs- und Regeltechnik in das bestehende Stromnetz von Ulaanbaatar zu integrieren sowie schließlich das spätere Up-Scaling vorzubereiten. Auf Seiten der Wärmebereitstellung geht es um eine Erfassung des Gebäudebestands in Ulaanbaatar hinsichtlich der Bedingungen („Arbeitsumgebung“), unter denen der PV-2-Heat Systemspeicher auf Basis von PCM-Latentspeicherelementen funktionieren muss. Hier sind die die PCM-Elemente inkl. Produktionsverfahren wie auch die übrigen Systemkomponenten an die extremen klimatischen Bedingungen in der Mongolei anzupassen. Auch ist die Systemintegration für verschiedene Gebäude und Anwendungen notwendig.
Das an die mongolischen Bedingungen angepasste, weiterentwickelte PV-2-Heat-System soll für Pilotanlagen in diversen Anwendungsumgebungen konzipiert und getestet werden. Umfangreiche Tests können in folgenden Umgebungen erfolgen:
- Test von 10 PV-2-Heat-Systemen in 10 privaten Wohneinheiten unterschiedlicher Größe un-terschiedlicher Bausubstanz, also Altbau/Neubau,
von 30 qm bis 200 qm - Test von 5 PV-2-Heat-Systemen in öffentlichen Gebäuden: z. B. Schule, Kindergarten, Verwal-tungsgebäude, Bürogebäude für Unternehmen mit unterschiedlicher Größe unterschiedlicher Bausubstanz also Altbau/Neubau, von 300 qm bis 1.000 qm
Im Projektverlauf wird in Zusammenarbeit mit den mongolischen Projektpartnern und insbesondere mit den mongolischen Behörden und Stakeholdern eine Auswahl von mindestens zehn Testlokationen getroffen werden, an denen die Pilotanlagen installiert, getestet, in das mongolische Stromnetz integriert und über einen Zeitraum von einem Jahr betrieben werden sollen.
In einer „Nachhaltigkeitsstudie“ sollen Themen wie volkswirtschaftlicher Nutzen, Öffentlichkeitswirk-samkeit, politische Dimension etc. adressiert werden.
Bedarfsanalyse Region in Ulaanbaatar, Mongolei
KMUs:
ESDA Technologie GmbH
Lange 7 monatige Winterperioden mit Temperaturen von bis minus 30 °C gelten als normal.
3 Millionen Einwohner zählt die Mongolei von denen etwa 1,3 Mio in der Hauptstadt Ulaanbaatr leben.
Diese 1,3 millionen Menschen verteilen sich auf 108.000 Häuser, 136.00 Apartments und 90.00 Jurten die zu über 60 % mit Kohle und anderen fossilen Brennstoffen beheizt werden (siehe Grafik WHO ).
Somit herscht eine sehr extreme Luftverschmutzung und eine ständige riesige Smog-Glocke über Ulaanbaatar und führt unweigerlich zu massiven medzinischen und Uweltproblemen.
Effektive Wärmespeicherung mit – heatStixx
Unsere heatStixx decken ein sehr breites Spektrum an Anwendungs-bereichen und Möglichkeiten für die Wärme- und Kältespeicherung ab.
kraftBoxx – SYSTEM-PV-Anlage
für Wärmepumpe, Gas-, Pellet-, Holz- und PV-Heizung
Der Speicher ist ausgestattet mit einer internen Verrohrung und hochwertigen Dämmschalen aus PU-Hartschaum, die für höchste Energieeffizienz sorgen.
Überschüsse effizent speichern mit der kraftBoxx
- Systemsicherheit mit optimaler Energieausnutzung durch Schichtleitkamin für Heizkreisrücklauf
- Power to Heat geschichtet beladen – Speicher wird zu 100%geschichtet durchgeladen
- platzsparend aufstellbar
- geringer Montageaufwand, durch interne Verrohrung
- optimal aufeinander abgestimmte Komponenten
Nutztemperaturen – heatStixx
Organische ATP, ATE und anorganische ATS Hochleistungs-PCM‘s sind in einem Temperaturbereich zwischen -51 °C bis 140 °C erhältlich und sind in spezieller makroverkapselter Form z.B. heatStixx verschlossen!
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