Zur Optimierung des Eigenverbrauchs von Solarstrom aus Photovoltaik-Anlagen für Hausbesitzer haben Wissenschaftler der Fachhochschule Köln nun einen neuartigen thermischen Speicher entwickelt. Ralph-Andreas Henne und Johannes Goeke vom Institut für Technische Gebäudeausrüstung haben den Speicher für Wärme aus dem Phasenwechselmaterial Natriumacetat-Trihydrat (NA58) konstruiert. „Das große Problem einer autarken Energieversorgung ist, dass die Stunden mit den höchsten Energieerträgen aus der Sonne nicht die Stunden sind, in denen die meiste Energie in Form von Wärme, Warmwasser und Elektrizität verbraucht wird. Deshalb entwickeln wir einen leistungsstarken und höchst dynamischen Speicher, um die Energie zu speichern und in den Stunden wieder abzugeben, in denen sie benötigt wird“, erklärt Goeke. Bisher seien viele Hausbesitzer nur darauf bedacht, den selbst erzeugten Strom direkt zu verbrauchen. Die Umwandlung der Energie in Wärme werde aber zunehmend bedeutender, zumal Batteriespeicher für Strom noch sehr teuer seien, so Goeke weiter.
„Unser Speicher besteht aus einem Polypropylen-Tank mit 420 Litern Fassungsvermögen. Durch eine Basistemperatur von 58 Grad Celsius ist sichergestellt, dass eine hygienekonforme Warmwasserbereitstellung möglich ist“, erklärt Henne das Prinzip. Der Speicher verfüge über eine Kapazität von 42 Kilowattstunden. Er könne bei einer Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur von 10 Kelvin innerhalb von vier Stunden beladen werden. Dafür sei ein Plattenwärmetauscher integriert worden. Der Wärmeverlust pro Tag betrage derzeit 0,7 Kilowattstunden. „Ein Speicher mit einem Kubikmeter Größe kann ein neu gebautes Einfamilienhaus mit Wärme und Warmwasser versorgen, abgesehen von den Tagen im Winter, an denen die Temperatur unter -20 Grad Celsius fällt. Aus diesem Grund, und um die Versorgungssicherheit bei technischen Problemen zu gewährleisten, bleibt das Haus natürlich an das öffentliche Stromnetz angeschlossen“, so Henne weiter.
Die Entwicklung des thermischen Speichers erfolgte im Rahmen des Forschungsprojekt „Thermische Energiespeicher im Gebäude“. Nun solle der thermische Energiespeicher so weiterentwickelt werden, dass er den Anforderungen einer Raumheizung gerecht werde. Mit der Simulation von entsprechenden Lastprofilen wollen die Wissenschaftler nun die Lade- und Entladevorgänge optimieren. Mit einer Parallelschaltung von Speichern könnte die Wärmeversorgung eines Gebäudes allein aus den Speichern zudem auf mehrere Tage und Wochen gesteigert werden. Erste Ergebnisse zu diesem nächsten Projektabschnitt werden die Forscher voraussichtlich im Sommer 2015 vorlegen. (Sandra Enkhardt)
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Vielen Dank für den Beitrag zur autarken Fotovoltaik-Energieversorgung. In dem Neubau meiner Schwester wird gerade die technische Gebäudeausrüstung geplant und die Energieversorgung durch Sonnenlicht bzw. Fotovoltaik. Gut zu wissen, dass in der Forschung thermische Energiespeicher erprobt werden, die vielleicht in einigen Jahren für die Wohnraum-Beheizung eingesetzt werden können.