Wärmespeichertechnologie Studentenherberge nimmt Thermobatterie als Zwischenlager für erneuerbare Energie in Betrieb

Redakteur: Dipl. -Ing. Ines Stotz

Alle Welt redet über Speichertechnologien für erneuerbare Energien. Das Studentenwerk Düsseldorf handelte. Die Abwärme aus einer BHKW-Anlage für 400 Studentenappartements nahe der Heinrich-Heine-Universität lagert in 496 mit Natriumacetat gefüllten Zylindern zwischen.

Die insgesamt 496 Zylinder mit Natriumacetat als Speichermedium im Studentenwerk Düsseldorf können latent 4.000 kWh plus sensibel 2000 kWh BHKW-Abwärme abspeichern.
Die insgesamt 496 Zylinder mit Natriumacetat als Speichermedium im Studentenwerk Düsseldorf können latent 4.000 kWh plus sensibel 2000 kWh BHKW-Abwärme abspeichern.
(Studentenwerk Düsseldorf)

Die Zellen verteilen sich auf mehrere Kellerräume. Jede Einheit fasst 115 kg. Sie hat inklusive Dämmung einen Durchmesser von 40 cm und eine Höhe von knapp 2 m. Ihre Speicherkapazität von 12 kWh setzt sich aus 8 kWh latent und 4 kWh sensibel zusammen. Ein Wasserspeicher, dem man 20 °C entnehmen wollte, müsste für die gleiche Kapazität ein Volumen von 460 l bereitstellen.

Bei der Inbetriebnahme der einzigartigen Thermobatterie wurde die pfiffige Idee den eingeladenen Wohnungswirtschaftlern, Architekten, Planern und Anlagenbauer vorgestellt: spezielle Heizwasser durchflossene Wärmetauscherrohre (16 Edelstahlrohre) deponieren die vom BHKW gelieferte Schmelzwärme von 260 kJ/kg in den schlanken, formoptimierten Salzflaschen. Die Regelung ruft diesen Puffer im Bedarfsfall ab: über einen Zünder, dessen Druckimpuls zur spontanen Erstarrung der übersättigten Lösung und damit zur Freigabe der eingesperrten Kilojoule führt.

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Die genannte hohe Energiedichte von 260 kJ/kg macht die Nutzung des Phasenwechsels von Natriumacetat interessant und effektiv. Flüssige Salzspeicher, mit einigen Zehntausend Tonnen Inhalt, verwenden übrigens auch Solarkraftwerke in Kalifornien und Spanien.

Thermobatterie als Pilotprojekt

„Wir haben ein Ziel vor Augen. Verstehen Sie die Installation hier im Studentenwerk bitte als Pilotanlage. Wir wollen mit ihr Erfahrung sammeln, mit der Verschaltung, mit den Ladezyklen, mit den Temperaturen, den Werkstoffen, eventuell auch mit der Geometrie der Zylinder oder mit dem Speichermedium beziehungsweise dem richtigen Schmelzpunkt. Darüber haben wir uns natürlich schon im Vorfeld Gedanken gemacht. Die führten ja im Ergebnis zu den hier aufgestellten Einheiten“, sagt Christian Muhr, Geschäftsführer der HM Heizkörper im thüringischen Dingelstädt, in seinem Einführungsvortrag in der Niederlassung Sievert, Düsseldorf, des Sanitär- und Heizungsgroßhändlers J. W. Zander.

Wärmespeichertechnologie: Schlüssel für schnellere Energiewende

Ganz fertig sei man noch nicht, „um schon morgen in den Markt gehen zu können, aber ich denke, dass das Ganze im Laufe des Jahres 2013 in die Gänge kommt.“ Das Pilotprojekt Studentenwerk Düsseldorf betreuen sein Unternehmen als Hersteller der Thermobatterie, ferner die Berliner Firma Brasst als Anlagenbauer und BHKW-Spezialist sowie der Großhändler Zander. Alle drei Partner setzen intensiv auf neue Technologien und sehen unter anderem in einer Wärmespeichertechnologie den Schlüssel für eine noch schnellere Energiewende.

Der Kraftwärmekoppler stammt von Kuntschar und Schlüter, ein Unternehmen der Wolf-Gruppe. Die Station leistet 140 kW elektrisch und 210 kW thermisch. Der Salzpuffer verlängert die Laufzeit der Maschine. Start und Stop sind nicht mehr am momentanen Wärmebedarf der Appartements gebunden. Selbstverständlich ließe sich auch mit der Thermobatterie Solarenergie festhalten. Doch hänge die Wirtschaftlichkeit des Latentwärmespeichers sowohl von der Anzahl der Ladezyklen als auch von der Schmelztemperatur ab:

Ein Mono-Element in der Saison nur wenige Male mit 8 kWh an kälteren Tagen zu entleeren und zu befüllen, lohnt nicht den Aufwand. Man muss im Winter relativ rasch nachschieben können. Laut Christian Muhr sollte ein Drei- oder Vierfamilienhaus mit 40.000 oder 50.000 kWh Bedarf die Hälfte aus den Speichern entnehmen können. „Diese Nachschlagmöglichkeit bedeutet wiederum, in maximal drei Stunden das Salz zu schmelzen. Ein Speichersystem mit einem Medium, das sechs, sieben oder acht Stunden volle Sonneneinstrahlung benötigt, geht in die falsche Richtung“.

Die richtige Richtung will der Feldversuch in Düsseldorf herausfinden.

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