Projekt „SolSpaces“: Forscher entwickeln Langzeit-Wärmespeicher für Einfamilienhäuser

Um sommerliche Wärme im Winter für die Heizung nutzen zu können, sind sehr große Warmwasserspeicher nötig, da kleine Speicher zu schnell auskühlen. Deshalb werden saisonale Speicher fast ausschließlich für Siedlungen oder für sehr große Verbraucher konzipiert.

Innerhalb des Projekts „SolSpaces“ haben Forscher einen neuen Langzeit-Sorptionswärmespeicher entwickelt, der sich auch für Einfamilienhäuser eignet.

Thermochemischer Wärmespeicher speichert solare Wärme
Seit November 2013 steht in Stuttgart ein Forschungshaus für energieeffizientes Wohnen. Zunächst statteten Wissenschaftler des Instituts für Thermodynamik und Wärmetechnik (ITW) der Universität Stuttgart das 43 Quadratmeter große Gebäude mit konventioneller Heizungstechnik aus.
Nach einjährigem Monitoring wurde ein neues solares Heizsystem entwickelt. Zu den zentralen Komponenten gehören ein Sorptions-Wärmespeicher, ein Vakuumröhren-Luftkollektor mit 26 Quadratmeter Kollektorfläche und ein Wärmeübertrager zur Wärmerückgewinnung. Der thermochemische Wärmespeicher könne die solare Wärme des Sommers verlustfrei für die Beheizung des Gebäudes im Winter speichern, betonen die Forscher.

Prinzip beruht auf der Ad- und Desorption
Das Prinzip des Sorptionswärmespeichers beruht auf der Ad- und Desorption. Als Adsorbens verwenden die Forscher das als Trocknungsmittel bekannte Zeolith, welches im Speicher als kugelförmiges Granulat fest eingebettet ist. Die natürliche Luftfeuchte der Raumluft dient als Adsorptiv. Die Raumluft wird durch das Zeolith-Granulat geleitet. Wassermoleküle lagern sich an der porösen Oberfläche des Zeoliths an, und es wird Adsorptionswärme frei. Umgekehrt lässt sich der Speicher beladen, indem im Sommer solare Wärme das Wasser austreibt. Verluste entstehen nur beim Be- und Entladen.

Konzentrierende Vakuumluftkollektoren erreichen hohe Temperaturen
Der Speicher wird bei einer Temperatur von 180 Grad Celsius beladen. Um diese für Solar-Systeme hohen Temperaturen zu erreichen, werden konzentrierende Vakuumluftkollektoren eingesetzt. Bei Warmwasserspeichern liegt die typische Speicherdichte direkt nach der Beladung bei etwa 70 kWh/m³ und sinkt durch Wärmeverluste stetig. Demgegenüber errechneten die Wissenschaftler für den verlustfreien Zeolith-Speicher eine Energiedichte von 163 kWh/m3. Die gesamte Speicherkapazität dürfte damit bei 700 kWh liegen.
Bis Ende Februar 2016 wurden dem Speicher etwa 573 kWh entnommen. Eine  genaue Analyse und Bewertung soll am Ende der Heizperiode 2015/2016 erfolgen, wenn alle Messdaten vorliegen.
 
14.05.2016 | Quelle: Bine Informationsdienst; Bild: ITW | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH

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