Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Thermische Energiespeicher zur autarken Energieversorgung aus Solarenergie

23.09.2014

Hausbesitzer können zurzeit nur rund 20 Prozent des Stroms selbst nutzen, den ihre Solaranlage produziert – der Rest fließt in das Stromnetz. Dies wird allerdings durch die sinkende Einspeisevergütung zunehmend unattraktiv.

Prof. Dr. Johannes Goeke und Prof. Dr. Ralph-Andreas Henne vom Institut für Technische Gebäudeausrüstung der Fachhochschule Köln untersuchen im Forschungsprojekt „Thermische Energiespeicher im Gebäude“ daher Möglichkeiten, Gebäude fast ausschließlich mit selbst gewonnener Energie zu versorgen.

Das Ergebnis des ersten Projektabschnittes liegt jetzt vor: Die beiden Wissenschaftler haben in ihrem Projekt einen hochdynamischen thermischen Speicher aus Phasenwechselmaterial entwickelt (englisch: Phase Change Materials, PCM).

„Das große Problem einer autarken Energieversorgung ist, dass die Stunden mit den höchsten Energieerträgen aus der Sonne nicht die Stunden sind, in denen die meiste Energie in Form von Wärme, Warmwasser und Elektrizität verbraucht wird. Deshalb entwickeln wir einen leistungsstarken und höchst dynamischen Speicher, um die Energie zu speichern und in den Stunden wieder abzugeben, in denen sie benötigt wird“, erklärt Goeke.

Viele Hausbesitzer nutzen derzeit vor allem die selbst erzeugte elektrische Energie. Die Umwandlung in Wärme gewinne aber an Bedeutung, auch weil Batterien zur Speicherung der elektrischen Energie sehr teuer seien. „Wir haben deshalb einen Speicher für Wärme aus dem Phasenwechselmaterial Natriumacetat-Trihydrat (NA58) entwickelt“, so Goeke.

„Unser Speicher besteht aus einem Polypropylen-Tank mit 420 Litern Fassungsvermögen. Durch eine Basistemperatur von 58° C ist sichergestellt, dass eine hygienekonforme Warmwasserbereitstellung möglich ist“, erläutert Henne. Der Speicher besitzt eine Kapazität von 42 kWh und kann bei einer Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur von 10 Kelvin innerhalb von vier Stunden beladen werden. Der Wärmeverlust pro Tag betrage zurzeit 0,7 kWh.

„Ein Speicher mit einem Kubikmeter Größe kann ein neu gebautes Einfamilienhaus mit Wärme und Warmwasser versorgen, abgesehen von den Tagen im Winter, an denen die Temperatur unter -20°C fällt. Aus diesem Grund, und um die Versorgungssicherheit bei technischen Problemen zu gewährleisten, bleibt das Haus natürlich an das öffentliche Stromnetz angeschlossen“, sagt Henne.

Um möglichst viel Energie in kurzer Zeit zu speichern, entschieden sich die beiden Wissenschaftler für einen Plattenwärmetauscher, der so leistungsstark ist, dass bereits bei kleinen Temperaturdifferenzen zwischen Vorlauf- und Speichertemperatur eine hohe Ladedynamik erreicht wird. „Natürlich benötigt der Plattenwärmetauscher im Speicher Platz, der dann nicht mehr für das PCM zur Verfügung steht. Durch die Wärmetauscherrohre und -rippen gehen uns rund 6,9 Prozent des Volumens verloren“, sagt Goeke.

In einem nächsten Schritt entwickeln die Wissenschaftler den thermischen Energiespeicher nun so weiter, dass er den Anforderungen einer Raumheizung gerecht wird. Um die Lade- und Entladevorgänge entsprechend zu optimieren, muss der Energieverbrauch eines Gebäudes und seiner Nutzer (das sogenannte Lastprofil) über den Tagesverlauf simuliert werden. Durch Parallelschaltung von Speichern könnte die Wärmeversorgung eines Gebäudes aus den Speichern zudem auf mehrere Tage bis Wochen gesteigert werden. Voraussichtlich im Sommer des kommenden Jahres möchten Goeke und Henne erste Ergebnisse zu diesem nächsten Projektabschnitt vorlegen.

Die Fachhochschule Köln ist die größte Hochschule für Angewandte Wissenschaften in Deutschland. Mehr als 22.600 Studierende werden von rund 420 Professorinnen und Professoren unterrichtet. Das Angebot der elf Fakultäten und des ITT umfasst mehr als 80 Studiengänge aus den Ingenieur-, Geistes- und Gesellschaftswissenschaften und den Angewandten Naturwissenschaften. Die Fachhochschule Köln ist Vollmitglied in der Vereinigung Europäischer Universitäten (EUA), sie gehört dem Fachhochschulverband UAS 7 und der Innovationsallianz der nordrhein-westfälischen Hochschulen an. Die Hochschule ist zudem eine nach den europäischen Öko-Management-Richtlinien EMAS und ISO 14001 geprüfte umweltorientierte Einrichtung und als familiengerechte Hochschule zertifiziert.

Kontakt für die Medien
Fachhochschule Köln
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Christian Sander
02 21 / 82 75 - 35 82
pressestelle@fh-koeln.de

http://www.fh-koeln.de
http://www.facebook.de/fhkoeln
http://www.twitter.com/fhkoeln

Petra Schmidt-Bentum | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Riesen-Drehmomentsensor aus der PTB bringt Präzision vom Labor in den Prüfstand
24.11.2017 | Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)

nachricht Licht ermöglicht „unmögliches“ n-Dotieren von organischen Halbleitern
23.11.2017 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Metamaterial mit Dreheffekt

Mit 3D-Druckern für den Mikrobereich ist es Forschern des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) gelungen ein Metamaterial aus würfelförmigen Bausteinen zu schaffen, das auf Druckkräfte mit einer Rotation antwortet. Üblicherweise gelingt dies nur mit Hilfe einer Übersetzung wie zum Beispiel einer Kurbelwelle. Das ausgeklügelte Design aus Streben und Ringstrukturen, sowie die zu Grunde liegende Mathematik stellen die Wissenschaftler in der aktuellen Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift Science vor.

„Übt man Kraft von oben auf einen Materialblock aus, dann deformiert sich dieser in unterschiedlicher Weise. Er kann sich ausbuchten, zusammenstauchen oder...

Im Focus: Proton-Rekord: Magnetisches Moment mit höchster Genauigkeit gemessen

Hochpräzise Messung des g-Faktors elf Mal genauer als bisher – Ergebnisse zeigen große Übereinstimmung zwischen Protonen und Antiprotonen

Das magnetische Moment eines einzelnen Protons ist unvorstellbar klein, aber es kann dennoch gemessen werden. Vor über zehn Jahren wurde für diese Messung der...

Im Focus: New proton record: Researchers measure magnetic moment with greatest possible precision

High-precision measurement of the g-factor eleven times more precise than before / Results indicate a strong similarity between protons and antiprotons

The magnetic moment of an individual proton is inconceivably small, but can still be quantified. The basis for undertaking this measurement was laid over ten...

Im Focus: Reibungswärme treibt hydrothermale Aktivität auf Enceladus an

Computersimulation zeigt, wie der Eismond Wasser in einem porösen Gesteinskern aufheizt

Wärme aus der Reibung von Gestein, ausgelöst durch starke Gezeitenkräfte, könnte der „Motor“ für die hydrothermale Aktivität auf dem Saturnmond Enceladus sein....

Im Focus: Frictional Heat Powers Hydrothermal Activity on Enceladus

Computer simulation shows how the icy moon heats water in a porous rock core

Heat from the friction of rocks caused by tidal forces could be the “engine” for the hydrothermal activity on Saturn's moon Enceladus. This presupposes that...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Mathematiker-Jahrestagung DMV + GDM: 5. bis 9. März 2018 an Uni Paderborn - Über 1.000 Teilnehmer

24.11.2017 | Veranstaltungen

Forschungsschwerpunkt „Smarte Systeme für Mensch und Maschine“ gegründet

24.11.2017 | Veranstaltungen

Schonender Hüftgelenkersatz bei jungen Patienten - Schlüssellochchirurgie und weniger Abrieb

24.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Mathematiker-Jahrestagung DMV + GDM: 5. bis 9. März 2018 an Uni Paderborn - Über 1.000 Teilnehmer

24.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Maschinen über die eigene Handfläche steuern: Nachwuchspreis für Medieninformatik-Student

24.11.2017 | Förderungen Preise

Treibjagd in der Petrischale

24.11.2017 | Biowissenschaften Chemie