Energiespeicherung

Das Speichern von thermischer Umweltenergie und deren Nutzung ist ein wichtiges Instrument der nachhaltigen und effizienten Energienutzung. Sie helfen, den Primärenergiebedarf bzw. die CO₂-Emissionen zu senken.

Aus dem Alltag sind Speicher zur Bereitstellung von Warmwasser oder Heizwärme bekannt. Es handelt sich um Wärmespeicher, die sensible Wärme nutzen - sensible Wärmespeicher. Sie benötigen große Volumina, um große Wärmemengen zu speichern, Latentwärmespeicher hingegen schaffen das mit wenig Platzbedarf.

Im Vergleich zu sensiblen Wärmespeichern nutzen Latentwärmespeicher typischerweise die zusätzliche Energie des Phasenwechsels zwischen fest und flüssig. Sie haben dadurch eine erheblich größere Speicherkapazität und können mit niedrigeren Temperaturen betrieben werden und benötigen auch weniger Volumen als sensible Wärmespeicher.

Der Latentwärmespeicher wird im Inneren mit einem speziellen Material aufgefüllt. Im Fachjargon bezeichnet man dieses als "Phasenwechselmaterial" (PCM). Das bekannteste Phasenwechselmaterial ist Wasser. Latentwärmespeicher mit Wasser, auch Eisspeicher genannt, werden am häufigsten eingesetzt und sind bisher die optimale Variante. Ihr Schmelzpunkt liegt bei 0 °C, daher sind diese nicht zur direkten Gebäudeheizung nutzbar. Eisspeicher werden vorrangig im Bereich der Kaltwassersysteme und nur in Verbindung mit Wärmepumpen im Bereich der Gebäudeheizung und im Sommer zur Kühlung verwendet.

Entwickler und Hersteller solcher Speicher arbeiten jedoch kontinuierlich an Verbesserungen. So auch die Firma Clina. Ein Speicher mit einem Phasenwechselmaterial, das bei etwa 30 °C schmilzt, wurde am Zentrum für angewandte Energietechnik (ZAE) in Bayern entwickelt. Diese Energie des Phasenwechsels ist mit Niedertemperatur-Heizsystemen, wie z.B. Heiz- und Kühlsystemen mit Clina Kapillarrohrmatten, für die Beheizung von Gebäuden nutzbar.

Das Speichermedium ist ein Salzhydrat. Wird Wärme zugeführt, gehen die Salze in eine Schmelze über und geben später beim Abkühlen diese Energie wieder ab. Genutzt wird das bereits bei den kleinen praktischen Taschenwärmern bzw. Handwärmern, wo dieser Vorgang, die Freisetzung von Energie, mit dem Knicken einer Metallplatte ausgelöst wird.

Salzlösungen bieten eine effiziente Möglichkeit, große Wärmemengen zu speichern. Ein Salzhydrat, mit einer Speicherkapazität von 120 kWh bei einer Speichergröße von nur 1,6 m³, weist eine hohe Speicherdichte auf. Damit der Phasenwechsel zwischen fest und flüssig bzw. flüssig zu fest möglichst homogen über das gesamte Speichervolumen erfolgt, wird als Wärmeübertrager eine Matrix aus Clina Kapillarrohren verwendet.

Die im Speichervolumen großflächige, homogene Anordnung der Speichermatrix ist Voraussetzung für die effiziente Wirkungsweise des Systems.

Seit dem Start der Entwicklung und einer längeren Testphase wurden 4 weitere Pilotspeicher* in Betrieb genommen. Dabei hat sich gezeigt, dass die Speicher sehr zyklenstabil sind.

* Pilotprojekte:

• LINDNER AG¹, Arnstorf, Graz (AT)
• SOLID Automation¹, Reutlingen
• CRNS/PROMES¹, Perpignan (FR)
• Einfamilienhaus², Rostock

¹Andreas Hauer, Stefan Hiebler, Manfred Reuß, Wärmespeicher, BINE-Fachbuch, 5. Aufl., 2013
²Dietrich Anders, Energieeffizient dank Kapillarrohrmatten, architektur+technik, Ausgabe 3, 2013

Für weitere Informationen wenden sie sich bitte direkt an Clina.