Wärme- und Kältespeicherung unter Gebäuden

(openPR) Stand der Technik: Die richtige Wärme- und Kältespeicherung ist die Schlüsseltechnologie für eine effizientere und umweltfreundlichere Energienutzung. Sie reduziert den Primärenergieverbrauch und verhilft regenerativen Energien zu höheren Deckungsraten. Ein diesbezüglich wichtiges Anwendungsfeld wird weiterhin die Temperieren von Gebäuden sein. Für eine flächendeckende Versorgung sind jedoch neue Lösungen gefragt, die für die dezentrale, d.h. weitestgehend Netz unabhängige Versorgung im Vergleich zu den bisherigen Klein-Kombianlagen in einfacher Weise größere Speicherkapazitäten ermöglichen. Studien haben ergeben, dass z.B. ein Einfamilienhaus von 128 m2 mit einer Sonnenkollektorfläche von 30-35 m2 schon mit einem dem Haus separat zugeordneten Wasser-Wärmespeicher von 10 m3 auskommen würde, um auch die Raumheizung vernünftig mitversorgen zu können.

Neues Konzept: Der neue Lösungsansatz sieht vor, die bislang konventionellen Klein-Kombianlagen im Gebäude mit einem entsprechend größeren Pufferspeicher unter dem Gebäude im Erdreich zu erweitern. Siehe Skizze unten. Dies hat nicht nur Platz- und Kostenvorteile, sondern nutzt zusätzlich auch die bekanntlich sehr guten wärmedämmenden wie wärmespeichernden Eigenschaften des Erdreichs bzw. der Erdwärme. Zudem ist ein solcher Speicher automatisch, ohne zusätzliche Kosten nach oben, d.h. zur Atmosphäre hin mit dem Gebäude abgedeckt und dementsprechend gut wärmegedämmt. Voraussetzung ist jedoch, dass hierbei die Gründungsbedingungen des Gebäudes nicht eingeschränkt werden.

Orange-Depot-Systems hat hierfür einen neuen mineralisch gebundenen Baustoff entwickelt, der neben der erforderlichen Materialfestigkeit insbesondere für die intensive Aufnahme von Wasser ausgelegt ist. Er kann somit aufgrund seiner festen Materialstruktur nicht nur sich selbst, sondern noch zusätzliche Lasten tragen und zusätzlich mit einer großen Menge Wasser befüllt werden. Der Baustoff ist ein speziell für diesen Zweck modifizierter Mörtel, der mit feinsten Poren und Kapillaren ausgestattet ist, die nicht nur das Wasser bereitwillig in sich aufnehmen, sondern auch sehr gut mit eigener Kraft im Baustoff festhalten.
Der Baustoff besteht aus konventionellen Komponenten und Additiven und ist dementsprechend kostengünstig und einfach auch in großen Mengen und zu allen Speicherdimensionen und Formen herstell- und verarbeitbar, und kann sowohl zur Fertigteil-Vorfertigung, als auch als Lieferbeton bereitgestellt werden. Zusätzliche Behälter oder Auffangbecken aus Stahl, GFK oder Stahlbeton können entfallen. Er hat aufgrund seines hohen Poren- und Kapillaranteils ein sehr niedriges spezifischen Trockengewicht, sodass damit auch bei Bedarf Fertigteil-Speicher vorproduziert werden können.
Dieser Baustoff hat eine übliche Aushärtzeit von ca. 28 Tagen und kann anschließend zügig mit Speicherwasser befüllt und mit einem Gebäude überbaut werden. Der Baustoff hat durch den hohen Wasseranteil (derzeit 50 - 70 %Vol. je nach Festigkeit) eine optimale spezifische Wärmespeicherkapazität und Wärmeleitfähigkeit. Der Baustoff ist gegenüber dem Speicherwasser und den umgebenden Bodenbedingungen (Grundwasser, Erdreich) bei den gegebenen Betriebsbedingungen (zyklisches Be- und Entladung mit Temperatur zwischen ca. -3 °C und +90 °C) beständig. Die Lebensdauer entspricht den üblichen Anforderungen im Hoch- und Tiefbau. Und die Druckfestigkeit kann je nach Projektanforderung eingestellt werden.

Typische Speichergeometrien sind stehende Zylinder, jedoch können auch andere Bauformen realisiert werden. Der Speicherkörper ist zusätzlich noch mal von Außen mit einer wasser- und diffusionsdichten Membran abgedichtet, damit kein Speicherwasser in das Erdreich ausnässen kann. Je nach Bedarf und Notwendigkeit bzw. Speicherkonzept kann das Ganzen noch mit einer Wärmedämmung umhüllt werden. Nahezu alle bekannten Wärmebe- und Entladesysteme können entweder schon im Werk oder auf der Baustelle in die Speichermasse eingegossen werden.

Die derzeit technisch wie wirtschaftlich optimalste Lösung stellt ein vor Ort in die Baugrube gesetzter Brunnenschacht mit Boden dar, der sehr einfach mit Brunnenringen aus Beton aufgebaut werden kann, die schon im Werk eine innerer Abdichtungsmembran erhalten. Dieser Schacht dient in idealer Weise sowohl als verlorene Schalung für die darin anschließende Einbringung des Baustoffs, nach dem zuvor das entsprechende Wärmeübertragersystem hineingehängt wurde, als auch der zusätzlichen Stabilisierung der Gebäudegründung. Ein solcher Speicher kann beliebig erweitert werden, indem man mehrere derartige Einheiten als entsprechend großes Feld anordnet. Anschließend kann sofort das Gebäude darüber erbaut und nach ca. 4 Wochen das Speichermedium über die entsprechenden Rohranschlüsse im Gebäude ergänzend mit Wasser nachgefüllt und in Betrieb genommen werden.

Die vorstehend näher beschiebene neue Technik kann selbstverständlich mit allen bekannten Wärme- und Kälteversorgungssystemen konventioneller wie regenerativer Art kombiniert werden.

Vermarktung

Diese Technik befindet sich z.Z. noch in der Prototypenphase und bedarf der abschließenden Entwicklung zur Markreife. Hierfür und für die dann folgende gemeinsame Vermarktung sucht Orange-Depot-Systems jetzt schon nach geeigneten Partnern.

Die Leistungsfähigkeit und die einfache und kostengünstige Bauweise schafft die Grundlage für ein kompromisslos effizientes und sehr kompatibles Speichersystem, das sich sehr schnell einen weltweiten Markt erschließen wird.

TEC MANAGEMENT
Dipl.-Ing. Michael Henze
Orange Depot Systems
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