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Ausgewählte Ausgabe: 07-08-2017 Ansicht: Modernes Layout
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Universeller modularer Wärmespeicher für die Wärmewende

Die Energiespeicherung stellt ein Schlüsselthema der Energiewende dar. Dabei kommen den Wärmespeichern eine ebenso zentrale Bedeutung zu wie den Stromspeichern: Zum einen in zukünftig wesentlich stärker vernetzten Energieversorgungssystemen, in denen durch Wärmespeicher der Bedarf an Speicherung elektrischer Energie reduziert werden kann. Beispiele sind BHKWs, gekoppelt mit Wärmespeichern oder Wärmepumpen, die vorzugsweise mit regenerativem Strom betrieben werden und die erzeugte Wärme zwischenspeichern. Zum anderen ist der Wärmespeicher Kernelement fast aller nicht fossilen Wärmeerzeugungsanlagen, seien sie auf Basis von Solarwärme, Biomasse, oder Wärmepumpen.


Für das zentrale Marktsegment der Mehrfamilienhäuser im Gebäudebestand wurde von Consolar und dem Forschungs- und Testzentrum für Solaranlagen (TZS) des Instituts für Thermodynamik und Wärmetechnik (ITW) der Universität Stuttgart im Rahmen des vom BMWi geförderten F&E-Projekts „UniSto“ ein innovatives Speichersystem entwickelt: Es ermöglicht aufgrund seiner Modularität den Zugang zu Bestandsgebäuden auch für Speicherkapazitäten mit einem Volumen bis ca. 11 m3.
Der modulare Varical-Wärmespeicher ist druckbelastbar, so dass er vom Installateur in gewohnter Weise angeschlossen werden kann und einen effizienten Betrieb ohne Wärmeübertrager zwischen Speicher und Heizkreis sowie Wärmeerzeuger ermöglicht. Durch die sogenannte Dicht-an-Dicht-Montage und die integrierte Verrohrung werden eine gute Platzausnutzung und minimierte Wärmeverluste erreicht [1].
Ziel des Entwicklungsprojekts war die Erarbeitung und Erprobung von sicheren Lösungen für die neuartigen technologischen Herausforderungen. Dabei wurde eine hohe Montagefreundlichkeit erreicht. Weiterhin wird ein innovatives Konzept mit Vakuumdämmung des Speichersystems angeboten.

Modularer Aufbau zur einfachen Einbringung

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Bild 1
Varical-Speicher bestehend aus vier Modulen à 1350 l. Die beiden äußeren Module sind nicht nur über den ovalen Umfang, sondern auch zu den jeweiligen Stirnseiten hin druckstabil. Die Kräfte werden durch die fünf Be- und Entladerohre (5) und Stangen (6) am Rand aufgenommen

Das modulare Speichersystem ist aufgebaut aus Einzelmodulen in Stahlbauweise, siehe Bild 1. Der Behältermantel der einzelnen Module (1) besteht aus einem oval geformten Stahlblech, das den radialen Druck aufnimmt. Auf die Stirnseiten der Zwischenmodule ist jeweils ein dünnes Stahlblech (2) geschweißt, das nur Dichtfunktion hat. Die beiden Endmodule (4) haben anden äußeren Stirnseiten gewölbte Stahlbleche, über die der Behälterdruck aufgenommen wird. Die Endmodule werden über Be- und Entladerohre (5) sowie Stangen (6) verbunden, wodurch der Druck in Längsrichtung aufgenommen wird. Die Durchführung der Be- und Entladerohre durch die Behälter wird durch ein neues Dichtungssystem (7) gewährleistet. Alle Module werden über zwei Bodenschienen (3) positioniert.

Geschichtete Be- und Entladung

Die Be- und Entladerohre, die sich über die gesamte Länge des Speichers erstrecken, ermöglichen eine gleichmäßige und geschichtete Be- und Entladung. Um einen gleichmäßigen Austritt des Wassers zu erreichen, wurde eine Lösung realisiert, bei der die Ein- und Austrittsöffnungen an der Trennstelle zwischen den Speichermodulen liegen. Für die in diesem Bereich geschlitzten Be- und Endladerohre wird die Strömung über zu den Be- und Entladerohren achsparallele Hülsen beruhigt und verwirbelungsarm horizontal eingeschichtet.
Die gleichmäßige geschichtete Be- und Entladung über die gesamte Speichertiefe wurde durch Messungen am Feldtestspeicher bestätigt.

Kompakte Bauweise und effiziente Wärmedämmung

Das Wärmedämmsystem des Varical-Speichers umschließt alle Behältermodule wie einen einzigen Speicher, so dass gegenüber einer Speicherkaskade die Oberfläche zur Umgebung hin und damit die Wärmeverluste stark reduziert werden, und gleichzeitig auch der Material- und Platzbedarf ungefähr halbiert sind.
Die Wärmedämmung wurde so entwickelt, dass sie optional mit Vakuumisolationspaneelen (VIP) ausgestattet werden kann. Im Vergleich zu kaskadierten türgängigen 900 l Speichern liegen die Wärmeverluste der Varical-Speicher gemäß der Eco-Design-Richtlinie unterhalb derer der Klasse A Speicher. Mit Vakuumisolierung liegt Varical etwa bei der Hälfte der Wärmeverluste der Klasse A Speicher.
Hierfür wurden Dämmschalen aus mit strahlungsreflektierendem Graphit versetztem EPS (Neopor®) entwickelt, die mit Schlitzen versehen sind, in die VIP geschoben werden können. Ohne diese Einschübe befindet sich weitgehend stehende Luft in den Schlitzen, die eine vergleichbare Dämmwirkung wie das Dämmmaterial selbst aufweist.

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Autoren

Dr. Ing. Ulrich Leibfried

Consolar Solare Energiesysteme GmbH, Lörrach.

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