Endbericht (1.3 MB) - Haus der Zukunft
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ASTTP Forschungsagenda Solarthermie<br />
4.8 Thermische Speicher<br />
4.8.1 Stand <strong>der</strong> Technik<br />
Wärmespeicherung erhöht den Nutzungsgrad <strong>der</strong> solaren Strahlungsquelle indem<br />
sie es erlaubt, dass Wärme dann „verbraucht“ wird, wenn Bedarf besteht, als zu<br />
<strong>der</strong> Zeit, zu <strong>der</strong> sie produziert wird. Solare Energie eine o<strong>der</strong> zwei Wochen lang<br />
zu speichern ist bereits weithin verbreitet, bei akzeptablen Kosten- und<br />
Wärmeverlusten. Unterschiedliche technische Lösungen für Wärmespeicherung<br />
mit saisonaler Zeitskala (mehrere Wochen o<strong>der</strong> Monate) ermöglichen es, dass<br />
Solarwärme, die sich über den Sommer angesammelt hat, während <strong>der</strong><br />
Wintermonate genutzt werden kann.<br />
Einige <strong>der</strong> Schlüsselfaktoren, die für Wärmespeicherungssysteme berücksichtigt<br />
werden müssen, sind die Folgenden: Kosten, Kapazität, Belade- und<br />
Endladeleistung, das vom Wärmespeicher eingenommene Volumen, Zeit<br />
zwischen Be- und Entladung, Transportierbarkeit, Platzbedarf, Sicherheit und die<br />
Integrierbarkeit in Gebäudesysteme.<br />
Kurzzeit-Pufferspeichersysteme zeigen kurze Reaktionszeiten und müssen hohe<br />
Leistung bei niedrigen Speicherkapazitäten erbringen. „Mittelfristige“ Speicher<br />
sind als Speicher für mehr als einen Tag definiert. „Langzeitspeicher“ sind für 3-4<br />
Monate ausgelegt. Kleine Speicherkapazitäten werden im kWh-Bereich<br />
gemessen, während große sich im MWh-Bereich befinden.<br />
Die Größe des Wärmespeichers hängt von <strong>der</strong> spezifischen Wärmekapazität des<br />
Wärmespeichermediums ab (für gewöhnlich Wasser). Dieses weist eine relativ<br />
niedrige Wärmekapazität auf, so dass große Volumina benötigt werden, um<br />
relative geringe Wärmemengen speichern zu können. Dies ist deshalb ein<br />
Problem, weil Raum innerhalb von (o<strong>der</strong> unter) Gebäuden teuer ist. Um zum<br />
Beispiel die vollständige Raumbeheizung und Warmwasserversorgung eines sehr<br />
gut gedämmten <strong>Haus</strong>es in Österreich mit Solarenergie zu gewährleisten, würde<br />
ein typischer Wasserwärmespeicher ein Volumen von etwa 30 m 3 bei 85°C<br />
benötigen. Dies entspricht 10% des nutzbaren Raumes eines typischen <strong>Haus</strong>es!<br />
Das Verhältnis von Speichergröße zu Gebäudevolumen ist in größeren Gebäuden<br />
mit vielen Wohneinheiten besser.<br />
Das große Volumen von Saisonalspeichern macht es schwierig, Solarwärme im<br />
Winter zu nutzen. Es ist auch problematisch, solche Systeme in bestehende<br />
Gebäude zu integrieren. Deshalb ist die Entwicklung neuer, kompakter saisonaler<br />
Wärmespeichertechnologien entscheidend für die Kommerzialisierung<br />
solarthermischer Systeme, die in <strong>der</strong> Lage sind, bis zu 100% des Raumwärmeund<br />
Brauchwasserbedarfs zu decken.<br />
Ein weiterer wichtiger Parameter ist die benötigte Speichertemperatur.<br />
Nie<strong>der</strong>temperatur-Speicher werden in Gebäuden dafür eingesetzt, ein Absinken<br />
<strong>der</strong> Raumtemperaturen unter 20 bis 24°C zu verhin<strong>der</strong>n. Die Temperatur des<br />
Speichermediums liegt unter 100°C. Mitteltemperatur-Speicher speichern Wärme<br />
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