Saisonale Wärmespeicherung

Hybridspeicherspeicher des solaren Nahwärmeprojekts in Attenkirchen

Die kostengünstige Langzeitspeicherung von Wärme stellt bei der Bereitstellung von Heizwärme aus zeitlich stark fluktuierenden erneuerbaren Energien wie die Solarstrahlung eine Schlüsseltechnologie dar. Um einen möglichst hohen solaren Deckungsanteil an der Wärmeversorgung zu gewährleisten, muss der zeitliche Versatz von hohem Strahlungsangebot im Sommer und hohem Heizwärmebedarf im Winter bei vergleichsweise niedriger Solarstrahlung mit dem Speicher ausgeglichen werden. Die geringe Anzahl von 1-2 Speicherzyklen pro Jahr setzt zudem sehr harte Randbedingungen an die Baukosten, um eine wirtschaftlich akzeptable Lösung zu ermöglichen. Diese Anforderungen können heute nur große unterirdische thermische Energiespeicher wie große, wärmegedämmte Wasserbehälter, Erdwärmesonden-, Aquifer- oder Kies/Wasser-Speicher erfüllen. Für unterirdische Behälter-, Erdwärmesonden- und Kies/Wasserspeicher darf im Speicherbereich kein fließendes Grundwasser auftreten, um die Wärmeverluste zu minimieren.

Auf Grund der hydrogeologischen Verhältnisse wurde im Projekt Solare Nahwärme Ackermannbogen in München deshalb ein 6000 m³ großer, unterirdischer Betonbehälter als Heißwasserspeicher eingesetzt, dessen Seitenwände und dessen Dach auch Betonfertigteilen zusammengesetzt wurde. Innen ist der Speicher mit Edelstahlblech ausgekleidet, um Dampfdiffusion durch die Wände zu unterbinden, die einerseits mit einem hohen Wärmeverlust verbunden wäre und andererseits zur Durchfeuchtung der Wärmedämmung führen würde. Der Speicherboden ist mit Schaumglasschotter, Wand und Decke mit einer Schüttung aus Blähglasgranulat (0,50-0,70 m dick) gedämmt. Der Speicher wurde abschließend außen mit Erdreich angefüllt und ist heute in einen Hügel in der Grünanlage neben dem Wohnquartier integriert.

Eine weitere sehr kostengünstige Lösung ist der Erdwärmesonden-Speicher, der sowohl im ungesättigten Untergrund aber auch ins stehende Grundwasser gebaut werden kann. Auf Grund der begrenzten Übertragungsleistung von Erdwärmesonden muss im Speichersystem ein Pufferspeicher vorgesehen werden. Im solaren Nahwärmeprojekt in Attenkirchen wurde erstmalig ein Hybridspeicherspeicher eingesetzt, bei dem ein unterirdischer Heißwasserspeicher mit einem Volumen von 500 m³ im Zentrum eines Erdwärmesonden-Speichers (90 Sonden, 2 m Abstand, 30 m tief) liegt. Der innere Heißwasserspeicher ist thermisch mit dem Erdwärmesonden-Feld gekoppelt. Es wird keine wasserdichte Innenauskleidung eingesetzt und der gesamte Speicher ist nur nach oben wärmegedämmt. Durch serielle Verschaltung der beiden Systeme und eine Beladung von innen nach außen, bzw. eine Entladung in umgekehrter Richtung wird eine horizontale Schichtung erzeugt und so die Wärmeverluste minimiert.

Diese Kombination vereinigt, da sie ohne Pufferspeicher auskommt, die Betriebsvorteile eines Wasserspeichers mit den ökonomischen Vorteilen des Erdwärmesonden-Speichers. Der Hybridspeicher erlaubt, genau wie der Erdwärmesonden-Speicher, in weiten Grenzen durch Hinzufügen von Sonden den Speicher einem gestiegenen Bedarf anzupassen.

 

Ansprechpartner

Dipl.-Phys. Manfred Reuß

Tel.: +49 89 329442-30

E-mail: Manfred.Reuss@zae-bayern.de

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