Forschung zur Verbesserung hydronischer Solarmodule
Hintergrund
Die California State University – Dominguez Hills arbeitet aktiv daran, den Energieverbrauch zu senken und Treibhausgasemissionen aus Campus-Geräten zu verhindern. Dies hat zu zahlreichen Initiativen zur Energieeinsparung geführt: die Installation von LED-Beleuchtung, der Ersatz ihrer direkt befeuerten Erdgaskühler durch elektrische, die Installation einer 4-MWh-Batterie „hinter dem Zähler“ für saubere Energie bei Spitzenbedarf und die Installation intelligenter Beleuchtungssteuerungen auf Basis von Sensoren und intelligente Ventile an Lüftungsgeräten.
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„Es ist eine Kombination aus vielen Dingen“, sagte Kenny Seeton, zentraler Werksleiter bei CSUDH. „Ich schaue mir immer an, wie die Dinge miteinander verflochten sind und zusammenarbeiten. Wie können wir mit diesen neuen Geräten das Beste für unser Geld herausholen? Wir verschieben die Grenzen der Technologie.“
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CSUDH blickt auf eine langjährige Erfahrung beim Testen modernster Technologien zurück und hat für seine Bemühungen landesweite Anerkennung erhalten. Von der California Energy Commission veröffentlichte Studien haben ihre Campusgebäude als Modelle dafür verwendet, wie Best Practices für Energieeffizienz in der realen Welt aussehen.
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Seeton und der Rest des CSUDH-Campus-Einrichtungsteams suchen ständig nach neuen Wegen, um die Effizienz zu steigern und ihre Abhängigkeit von Erdgas zum Heizen und Kühlen zu verringern.
Herausforderung
Hydronische Solarmodule gehören zu diesen neuen Technologien, die Seeton getestet hat. „Wir haben angefangen, mit Solarthermie zu experimentieren“, sagt er, „die es uns ermöglicht, heißes Wasser aus der Sonne zu erzeugen.“ Er startete einen Betatest für eine Gruppe von Hydronik-Solarmodulen, die einen Teil des Warmwasserkreislaufs bei CSUDH versorgen würden. Ursprünglich wurden die Panels mit einer 30-prozentigen Glykolmischung betrieben, einer Standardmischung aus Wärmeübertragungsflüssigkeiten, die in einem herkömmlichen Hydroniksystem zu finden ist. Die Panel-Anordnung erzeugte eine gewisse Menge Btu, aber nicht so viel wie vorhergesagt. Das Facility Management hat neue Technologien erforscht, um diesen Zyklus effizienter zu gestalten, einschließlich der Modernisierung der Solarmodule und effizienterer Wärmeübertragungsflüssigkeiten. Als sie von Hydromx hörten, schien es eine natürliche Ergänzung zu sein. „Wir haben von Hydromx gehört und wollten es ausprobieren“, sagt Seeton. „Es schien eine großartige Gelegenheit zu sein, die Flüssigkeit zu wechseln. Es ist nicht sehr viel, und wir hatten alle Messungen an Bord [für die Datenberichterstattung].“ ​
Lösung
CSUDH begann im Februar 2022 mit dem Betatest von Hydromx in seinen Hydronik-Solarmodulen.
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Ergebnisse
Die Solarmodule verzeichneten fast sofortige Effizienzsteigerungen, sobald der Kreislauf auf Hydromx lief. „Die Daten zeigten, dass die Produktivität zunahm, wenn wir die Flüssigkeiten wechselten“, berichtet Seeton. ​
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Beim Betrieb mit Glykol betrug die maximale Kapazität jedes Solarmoduls etwa 105 Btu.
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Mit Hydromx wurde die Kapazität der Panels sofort auf 120 Btu erhöht. ​ Auch die Wärmeübertragungsrate verbesserte sich mit Hydromx. Wie die Daten zeigen [Tabelle 1], erhöhte Hydromx das Delta T des Systems mit zunehmender Sonneneinstrahlung. Dies bedeutet, dass die Panels mit einem einfachen Flüssigkeitswechsel höhere Austrittstemperaturen der Flüssigkeit erzeugten. K übernimmt die Kosteneinsparungen des ursprünglichen 35 %igen Ethylenglykols zusammen mit den anfänglichen Glykol-Installationsarbeiten.
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Trotz der Erweiterung der Baufläche um 300.000 m² verbraucht der Campus nun weniger Strom als 2017. ​
PDF-Fallstudie Englisch
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