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Thermochemische Wärmespeicher bzw. Sorptionsspeicher

Die einfachste Speicherung von Wärme erfolgt in Luft oder Wasser. Das Medium Luft ist als Wärmespeicher jedoch auf Grund des geringen Wärmespeichervermögens kaum nutzbar. Selbst Wasser weist nur ein Wärmespeichervermögen von 60 kWh/m³ auf. Dies führt insbesondere beim Einsatz als saisonaler Speicher zu einem großen Raumbedarf, der in Einfamilienhäusern häufig nicht zur Verfügung steht. Thermochemische Speicher werden auch als Sorptionsspeicher bezeichnet. Der Begriff beschreibt die Fähigkeit eines Materials Wasserdampf anzulagern (absorbieren) und wieder freizugeben (desorbieren).

Thermochemische Speicher als Alternative zu Wasserspeichern

Thermochemische Speicher stellen eine interessante Alternative zu Wasserspeichern dar. Diese weisen Wärmespeichermengen von bis zu 500 kWh/m³ auf und verachtfacht somit die speicherbare Wärmemenge bei gleichem Volumen gegenüber Speichern auf Wasserbasis. Gegenüber Latentwärmespeichern beträgt das Speichervolumen immer noch das 3-4fache.

Technischer Aufbau eines thermochemischen Speichers

Im Inneren eines thermochemischen Speichers befindet sich Material, welches porös ist und somit eine große Oberfläche aufweist. Hierfür wird häufig Silikagel verwendet, da dessen Arbeitstemperatur zwischen 40°C und 100°C liegt und somit gut für die Speicherung zu Hause geeignet ist. Daneben gibt es allerdings noch andere Materialien wie Metallhydrid und Zeolithe, die jedoch höhere Temperaturen benötigen. Durch die Aufnahme von Feuchtigkeit setzen diese Materialien Energie frei, die als Wärme zur Versorgung eines Gebäudes benutzt werden kann. Dazu wird zunächst im Sommer durch Sonnenwärme das Material getrocknet, so dass es später wieder aufnahmefähig für Feuchtigkeit wird. In Zeiten mit Wärmebedarf wird gesteuert Feuchtigkeit zugeführt und somit die Wärmeabgabe gesteuert.

Zukunftsfähiger Speicher

Mehrere Forschungsprojekte haben gezeigt, dass ein solches Speichersystem technisch funktioniert. Probleme bereitet bislang noch die Regeneration des Materials. Hier besteht noch weiterer Forschungsbedarf bevor ein solches System in Serie auf den Markt gebracht werden kann. Thermochemische Speicher stellen jedoch einen wichtigen Baustein hin zu einer kompletten Energieversorgung mittels erneuerbarer Energien dar.

Beispiel Natriumacetat-Trihydrat-Speichersystem der Hochschule Köln

Die Hochschule Köln hat einen Natriumacetat-Trihydrat-Speicher entwickelt, welcher auf dem Sorptionsspeichersystem beruht. Dabei wurde ein Speicher mit einem Fassungsvermögen von 420l verwendet. Der Speicher hat ein Speichervermögen von 42 kWh und eine Betriebstemperatur von 58°C. Diese relativ hohe Temperatur soll vor der Bildung von Keimen im Wasser schützen. Laut den Entwicklern lässt sich dadurch ein Gebäude mit Ausnahme von extremen Kälteereignissen im Winter versorgen, wobei das Speichervermögen von 42 kWh eher gering erscheint. Hierfür sind mehrere Einheiten notwendig.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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