Heißwasser-Betonspeicher
zur Speicherung regene­rativer Energie

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Der Prototyp vom Heißwas­sertank 2021

2022_Heißwasserspeicher

Der Heißwas­ser­speicher (HWS) zur Speicherung regene­rativer Energie, Ersetzen fossiler Brennstoffe für das Beheizen von Gebäuden (200°C, 15.5 bar)

2022_Heißwasserspeicher-Berding_Beton_Gmbh_Berlin

Visuali­sierung des Dampfdrucks innerhalb des HWS

Der Hochdruck – Wasser­speicher speichert dezentral und temporär Energie insbesondere Wärmeenergie aus Quellen erneuerbarer Energie. Der Speicher arbeitet in einem geschlossenen System im Tempera­tur­bereich des Speicher­mediums Wasser von mehr als 100 °C bis maximal 200 °C bei einem Überdruck von bis zu 15,5 bar. Die hohe Sicherheit des Druckbe­hälters ist ein ausschlag­ge­bendes Allein­stel­lungs­merkmal. Stahl könnte korrodieren. Der verwendete schlaff bewehrte Beton ist auf Überdrücke bemessen und macht ein Bersten des Speichers unmöglich.

Wärmemarkt
Der Wärmemarkt ist der Anteil des Energie­ver­brauchs, der zum Heizen, Kühlen und zur Warmwas­ser­be­reitung verwendet wird. Er macht in Deutschland etwa 40 % des gesamten Primär­ener­gie­ver­brauchs aus. Die Speicherung ermöglicht, die Ungleich­zei­tigkeit zwischen solar-bereit­ge­stelltem Energie­angebot und Energie­bedarf zu kompen­sieren und für eine kontinu­ierliche und zuverlässige Energie­be­reit­stellung zu sorgen.

Umwelt­de­kla­ration
Heißwas­ser­speicher gehören aufgrund der hohen spezifischen Wärmeka­pazität von Wasser und der hohen Kapazi­tätsrate des Lade – und Entladungs­vorgangs bereits zu den besten techno­lo­gischen Möglich­keiten saisonaler Energie­spei­cherung.
EPD (Environ­mental Product Declaration), BNB (Bewertungs­system Nachhaltiges Bauen), LCA (Life Cycle Assessment) sind an Bedeutung gewinnende Charak­te­ristika für Bauprodukte. Der schlaff bewehrte Heißwas­ser­speicher wird aus Recyclingbeton gefertigt. Die Speicher­lösung ist patentiert. Die dichteste Packung der Gesteins­körnung verringert den Zement­gehalt theoretisch gegen Null, praktisch unter 200 kg/m³.

Robustheit für Sicherheit
Um die Robustheit des Heißwas­ser­speichers zu steigern, wurde seine Abdichtung einer dünnen Haut aus Edelstahl übertragen. Die Stahlhaut selbst übernimmt keine Kräfte. Der äußere Zylinder­mantel wird nach EC2 – EN 206 aus einem Stahlbeton der Druckfes­tig­keits­klasse C 30/37 bemessen und bewehrt. Die Versuche werden aus Sicher­heits­gründen nicht im Labor der technischen Universität durchgeführt sondern finden im Werk Linthe der BERDING Beton GmbH statt.

Digitale Kommuni­kation
Bestückt mit Sensoren kommuniziert der Behälter mit seiner Umwelt. In einem gewünschten Zeittakt sendet die Steuer­einheit eine SMS mit Daten für den Innendruck, für die Temperaturen an acht verschiedenen Stellen und für die Zugspan­nungen der Stangen, welche die Deckel kraftsch­lüssig verbinden.

Speichermenge
Die im System gespei­cherte Energie wird vorzugsweise auf zwei Arten eingetragen: durch elektrisch betriebene Heizelemente oder durch Wärmetauscher, oder in der Kombination von beiden. Die Nutzung kann ebenfalls auf beide Arten, wärmetechnisch und elektrisch erfolgen. Sollte der Strom einmal ausfallen, kann eine Strom erzeugende Dampfturbine eingeschaltet werden.
Um ein Gefühl für die Speichermenge zu bekommen: Ein 2,5 m langer und etwa 2,0 m dicker Speicher speichert einmal aufgeheizt so viel Energie, dass damit eine 100 m² Wohnung in einem 3l-Haus einen ganzen Winter lang beheizt werden könnte (3000 kWh).

Einsatz­mög­lich­keiten
Der Wärmespeicher kann je nach Auslegung und entspre­chender Dimensio­nierung in einem breiten Anwendungs­spektrum zum Einsatz kommen. Das Betonrohr ist modular erweiterbar und kann damit auf die spezifischen Erfordernisse hinsichtlich der benötigten Speichermenge abgestimmt werden. Der Speicher als geschlossenes System eignet sich vor allem zur Beheizung von

  • Ein–/Mehrfa­mi­li­en­häusern bis hin zu kompletten Wohnblöcken im Bereich der Fernwär­me­spei­cherung
  • Weichen bei Bahnschie­nen­systemen
  • Boden –/Wandflächen für Bahnsteige, Brücken, Flughafen Rollfeld
  • Kopplung mit Absorp­ti­ons­käl­te­ma­schine zur Kühlung durch Wärme
  • Wärmever­sorgung von Gewächs­häusern

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