Der Prototyp vom Heißwassertank 2021
Der Heißwasserspeicher (HWS) zur Speicherung regenerativer Energie
Ersetzen fossiler Brennstoffe für das Beheizen von Gebäuden (200°C, 15.5 bar)
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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