Endbericht (1.3 MB) - Haus der Zukunft

ASTTP Forschungsagenda Solarthermie
dynamische Lösungen in Bezug auf Reaktionszeit und Spitzenleistung der
Wärmespeicherung und
langfristige Funktion der Speichereinheiten.
Integration
Bisher werden Speicher als einzelne Elemente in das Gebäude eingestellt und
mindern dadurch das Gebäudenutzvolumen. Durch die Integration von weiteren
Elementen des Gesamtsystems der solaren Heizung wie konventionelle
Wärmequelle, Brauchwarmwasserbereitung und Regelung in oder an den
Speicher als eine vorgefertigte Einheit kann sowohl der Platzbedarf als auch die
Fehleranfälligkeit bei der Montage des Systems deutlich reduziert werden.
Mit Einführung von Saisonspeichern und der Erhöhung der solaren
Deckungsanteile bis hin zur Vollversorgung steigt der Platzbedarf deutlich an.
Dem wird künftig einerseits mit neuen Speichermaterialien mit höheren
Energiedichten und Reduzierung von Wärmeverlusten und Volumina der
Wärmedämmung begegnet.
Nicht zu vergessen ist aber der innovative Einsatz von Wärmespeichern für solar
unterstützte Biomasseheizungen. Hier hat der Wärmespeicher nicht nur den
Effekt, die ungleichmäßige Wärmeerzeugung durch die Solaranlage zu speichern,
sondern auch die Anzahl der Start/Stop Vorgängen des Biomassekessels zu
verringern. Dies bringt eine Verringerung der CO und HC Emissionen des Kessels
mit sich, da bei jedem Start und Stop Vorgang aufgrund unvollständiger
Verbrennung bzw. Austrag von unvollständig verbrannten Rauchgasen ein hoher
Peak dieser Emissionen auftritt. Außerdem sinkt der Wirkungsgrad der Kessel
beim Takten, da die Auskühlverluste des Kessels nicht genutzt werden können.
Selbst Kessel, welche bis zu einer Teillast von 30 % stationär betrieben werden
können, takten aufgrund der geringen Leitungsanforderung der Gebäude ca. die
halbe Heizperiode. Grundlegende Forschungsarbeiten haben gezeigt, dass durch
den Einsatz von Phasenwechselmaterialien ein solcher Speicherbereich für den
Biomassekessel sehr klein gehalten werden kann (ca. 75 l) und trotzdem die
geforderte Warmwassermenge von 150 ltr und Warmwasserleistung von ca.
25 KW für das Befüllen einer Badewanne erreichet werden kann.
Entscheidend für die weitere Entwicklung in Richtung vollsolaren
Wärmebereitstellung ist die Entwicklung neuer kompakter
Langzeitwärmespeicher. Gleichzeitig muss es gelingen, das spezifische
Speichervolumen von heute 13-17 m³/MWh durch den Einsatz von neuen
Speichermaterialien um den Faktor 8 auf dann 2 m³/MWh zu reduzieren 7 . Im
gleichen Maße wird der zur Aufstellung des Speichers erforderliche umbaute
Raum abnehmen und somit auch die Baukosten.
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Ein Volumen von 13 m³ entspricht einem Würfel mit einer Kantenlänge von 2,35 m, ein
Würfel mit 2 m³ Inhalt hat nur noch eine Kantenlänge von 1,25 m.
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