Vom Heizungskeller bis zum Seecontainer: Puffersystem speichert Wärme

Die Kasseler Forscher konstruierten ein ausgereiftes, mehrfach preisgekröntes, nachrüstbares und am Markt zunehmend begehrtes druckloses Pufferspeichersystem für Sonnenkollektoren, Blockheizkraftwerke oder Holzhackschnitzelanlangen. Dieses kann den Einsatz fossiler Brennstoffe wie Erdgas oder Öl zur Bereitung von Warmwasser und zum Heizen auf ein Minimum beschränken.

Der Ausbau der Photovoltaik, die mittels Solarzellen das Sonnenlicht in elektrischen Strom verwandelt, schreitet vehement voran. Doch mit Sonnenstrom allein wird die Wende hin zu erneuerbaren Energien nicht zu schaffen sein. Denn in fast allen Haushalten und Industriebetrieben ist der Bedarf an Wärme deutlich höher als der an elektrischer Energie. Aber der erfolgreiche Einsatz von Sonnenkollektoren, die Wasser mit der Kraft der Sonne aufheizen, steht und fällt mit einem effizienten Speichersystem, das die Wärmeenergie erhält, wenn die Sonne schon lang nicht mehr scheint.

Dabei stößt die herkömmliche Speichertechnik, bei der das heiße Wasser in mit Weichschaum isolierten Stahlbehältern bevorratet wird, vor allem dann an Grenzen, wenn ein Ein- oder Zweifamilienhaus mit neuer Heiztechnik oder Sonnenkollektoren nachgerüstet werden soll. „Durch eine Kellertür passt maximal ein 1000-Liter-Speicher“, sagt Roland Heinzen. Der wissenschaftliche Mitarbeiter hat an dem von Professor Dr. Klaus Vajen geleiteten Fachgebiet Solar- und Anlagentechnik der Universität Kassel den Pufferspeicher mitentwickelt. Er ist zugleich Mitinhaber der Firma FSAVE Solartechnik, die seit 2009 als GmbH auf dem Markt ist und Konzeptlösungen für Speicher und Solaranlagen aus einer Hand anbietet. Doch schon die Sonnenkollektoren oder Holzpellett-Heizungen in Einfamilienhäusern benötigen deutlich höhere Speicherkapazitäten als 1000 Liter, wenn die erzeugte Wärme nicht zum großen Teil ungenutzt verpuffen soll. „Die Nachfrage nach größeren Pufferspeichern ist ständig gewachsen“, sagt Heinzen.

Die Kasseler Wissenschaftler forschten daher seit 2005 in von Bund und Land mit knapp einer Million Euro geförderten Projekten an einer neuen Architektur für Pufferspeicher. Dabei experimentierten sie mit Unterstützung des Instituts für Werkstofftechnik der Universität Kassel und dem Reifenhersteller Continental mit verschiedenen wasserdampf-diffusions-beständigen und zugleich robusten, über viele Jahre haltbaren Kunststoffen. Sie entschieden sich am Ende für ein verschraubbares Stahlgerüst, das mit seinen Einzelteilen durch jede Tür passt, vor Ort montiert, dann mit Platten aus Polyurethan ausgekleidet und schließlich mit einer Haut aus Polypropylen innen verschweißt und abgedichtet wird. Das Speicherwasser gibt seine Wärme dabei über Edelstahlwellrohre oder externe Wärmetauscher an das zu erhitzende Trinkwasser oder die Heizung ab.

Das Standardmodell „Duo“ hat eine Speicherkapazität von 2200 Litern. Es verfügt über einen Gummisack als Heißwasserbehälter, den Handwerker oder Hausbesitzer selbst in das Stahlgerüst einhängen können. Das Modell Vario der Firma FSAVE ermöglicht den Aufbau beliebig großer Speicherkapazitäten.
So habe ein Kasseler Hausbesitzer damit sein Hallenschwimmbad, das nicht mehr genutzt wurde, zum Wärmespeicher umfunktioniert und darüber einen Wintergarten errichtet, berichtet Heinzen. Große Speichervolumina sorgen für deutlich größere „Reichweiten“ der Sonnenkollektoren. Vergangenes Jahr sei es gelungen, bei einem modernisierten und wärmegedämmten Altbau den

Warmwasser- und Heizungsbedarf zu rund 75 Prozent mit Sonnenenergie zu decken, sagt der Ingenieur und fügt hinzu: „Das ist enorm.“

Seine Firma, die mit drei Mitarbeitern gestartet ist und nun bereits zehn Beschäftigte hat, habe bundesweit bereits etwa 70 Speicheranlagen mit einem Volumen von insgesamt 700.000 Litern gebaut, berichtet Heinzen. Zu den Kunden zählt auch ein Biogas-Landwirt aus Reinhardshagen. Die größten Projekte des jungen Start-up-Unternehmens finden nur in einem Seecontainer Platz. Denn auch die Industrie hat die Möglichkeiten des Wärmemanagements entdeckt. Die Seecotainer baut FSAVE zu mobilen Heizzentralen aus, die eine Wärmeenergie von bis zu 2000 Kilowattstunden liefern. So können beispielsweise Industriebetriebe, die in ihren Produktionsprozessen naturgemäß häufig Wärmeüberschüsse haben, ihre überflüssige Energie in Form von heißem Wasser speichern und später nochmals nutzen.

Info
Dipl.-Ing. Claudius Wilhelms, Dipl.-Ing. Roland Heinzen FSAVE Solartechnik GmbH
Tel.: 0561/491 85 33
E-Mail: info@fsave.de
Prof. Dr. Klaus Vajen
Universität Kassel
Fachgebiet Solar- und Anlagentechnik
Fachbereich Maschinenbau
Tel.: 0561/804-3891
E-Mail: vajen@uni-kassel.de