.

Projektinfos  – Energieforschung konkret

Kurzcharakteristik lesen

© ZAE Bayern
Effizienter Langzeit-Wärmespeicher
Projektinfo 14/2014
1 / 3

Vakuumtank speichert Wärme

Ein effizienter Langzeit-Wärmespeicher erhöht die Deckungsbeiträge von solarthermischen Anlagen in Gebäuden. Mitarbeiter des Bayerischen Zentrums für Angewandte Energieforschung und des Stahl- und Metallbaubetriebs Hummelsberger entwickelten einen Speicher, bei dem die thermischen Verluste minimiert und die Temperaturschichtung optimiert wurde. Ein Vakuum zwischen Innen- und Außentank kombiniert mit einer Füllung aus Perlit-Pulver reduziert die Wärmeleitfähigkeit der Speicherhülle. Der Langzeit-Wärmespeicher wird bereits in Ein- und Mehrfamilienhäusern für die Wärmeversorgung eingesetzt.

Der vakuum-superisolierte (VSI) Behälter kann eingespeiste Wärme über mehrere Wochen oder Monate speichern. So lassen sich bei kleinen und mittelgroßen Bestandsgebäuden hohe solare Deckungsanteile erzielen. Dazu sollten die solar beheizten Gebäude mindestens Niedrigenergiehausstandard aufweisen. Die Zwischenspeicherung von Fernwärme oder industrieller Prozesswärme bei 100 °C bis 200 °C stellt ein weiteres Anwendungsgebiet für den VSI-Speicher dar. Dieser wurde zunächst über drei kontinuierlich verbesserte Prototypen am Bayerischen Zentrum für Angewandte Energieforschung (ZAE Bayern) entwickelt. Die Firma Hummelsberger konstruierte und installierte die Wärmetanks. Momentan ist bei diesem Speichertyp ein Fassungsvermögen von 5 bis 50 Kubikmetern möglich. Für die Zukunft planen die Wissenschaftler modular aufgebaute Speicher, die mehr als 100 Kubikmeter fassen können.

arrow
arrow

Ziel des Projektes war es, die Wärmeverluste des Speichers auf ein Minimum zu reduzieren. Dazu griffen die Projektbeteiligten auf ein Prinzip zurück, das bereits seit Jahren in der Kryotechnik bei der Speicherung von Kälte verwendet wird. So auch von der Firma Hummelsberger. Diese fertigt Außenhüllen für doppelwandige Kryotanks und setzt den mit Perlit gefüllten Zwischenraum unter Vakuum. In derartigen Behältern werden flüssige Gase bei bis zu –200 °C gespeichert und es werden Wärmeleitfähigkeiten von weniger als 0,003 W/mK erreicht. Herausforderung war es, dieses Dämmprinzip auf die Wärmespeicherung bei höheren Temperaturen zu übertragen.

Vakuum minimiert Luftwärmeübertragung

Der Heißwasserspeicher besteht aus einem Innen- und Außentank aus Stahl. Als am besten geeignet erwiesen sich konzentrische, durch eine spezielle, wärmebrückenarme Befestigung untereinander verbundene, zylindrische Behälter. Ziel war es, den Wärmetransport innerhalb des Ringspalts zwischen Innen- und Außentank zu verringern. Dazu müssen drei Mechanismen der Wärmeübertragung reduziert werden: Die Konvektion und Wärmeleitung durch Luftmoleküle, die Wärmeleitung entlang des Pulver-Festkörpers sowie die Wärmestrahlung. Um die Luftwärmeübertragung zu unterbinden, erzeugten die Wissenschaftler ein moderates und mit einfacher Pumpentechnik erreichbares Vakuum von 0,1 mbar zwischen Innen- und Außentank. Dies ist ausreichend, da die Mikroporen des Perlits die mittlere freie Weglänge der Luftmoleküle beschränken.

Projektinfo 14/2014:
1 / 3

Merkzettel

Adressen

Projektleitung
ZAE Bayern - Garching

Links

Vakuumpufferspeicher
Website der Hummelsberger Schlosserei GmbH zum Projekt

Energiespeicher
Aktuelle Berichte aus Forschung, Entwicklung und Demonstration von Energiespeichern

Forschungsförderung

Das Informationssystem EnArgus bietet Angaben zur Forschungsförderung, so auch zu diesem Projekt.