Techno-ökonomische Optimierung von Großwasserwärmespeichern

Unterirdische Großwasserwärmespeicher (UGWS) sind zentrale großtechnische Infrastrukturbauwerke für eine nachhaltige und unabhängige Energieversorgung. Sie dienen zur kurz-, mittelfristigen und saisonalen Speicherung von Wärme für Fern- und Nahwärmenetze sowie Anwendungen in der Industrie.

Motivation und Forschungsfrage des Projektes
Erkenntnisse aus Forschungs- und Umsetzungsprojekten haben gezeigt, dass eine der wichtigsten noch ungelösten Fragen im Bereich der UGWS-Technologie die kostengünstige Herstellung und die langfristige Funktionsfähigkeit der Abdichtungsebene ist, die direktem Kontakt mit heißem Wasser ausgesetzt ist. Ein entscheidendes Kriterium für den zukünftigen wirtschaftlichen Erfolg und die breite Anwendung der UGWS-Technologie ist daher die Entwicklung von langfristig stabilen, gleichzeitig kostengünstigen und multifunktionalen Materialien, die den Aufbau von UGWS vereinfachen.
In diesem Zusammenhang verfolgt das von der ACR beauftragte Forschungsprojekt „HighCon“ das Ziel, innovative Hochleistungsbetonwerkstoffe zu entwickeln, die sowohl die statisch-konstruktive als auch Dichtheitsfunktion im UGWS-Systemen übernehmen. Es zielt auch darauf ab, neue Prüfmethoden für diese Werkstoffe zu entwickeln und Konzepte für bautechnische Aufbauten von Wänden, Böden und Abdeckungen zu entwerfen, einschließlich der erforderlichen Bautechniken.
Die erzielten Ergebnisse werden für Unternehmen entlang der gesamten Wertschöpfungskette der UGWS-Technologie aufbereitet und für deren Nutzung zur Verfügung gestellt. Dadurch wird sowohl der Ausbau als auch die Sicherung der Technologieführerschaft österreichischer Unternehmen, insbesondere kleiner und mittelständischer Unternehmen (KMUs), im internationalen Vergleich in einem vielversprechenden bautechnischen Geschäftsbereich gewährleistet.

Die Ergebnisse in Kürze
Im ersten Jahr des Projekts wurden bereits bedeutende Fortschritte erzielt. Die Vorversuche für die neu entwickelten Betonrezepturen haben vielversprechende Ergebnisse erbracht. Durch den Einsatz spezieller Betonnachbehandlungsverfahren konnte das Porenvolumen erheblich reduziert werden, während die Festigkeit gleichzeitig zunahm. Tatsächlich zeigt die neue Betonmischung eine um den Faktor 5-10 geringere Zementsteinporosität im Vergleich zu herkömmlichem Beton. Diese Eigenschaften sind von höchster Bedeutung für zukünftige Anwendungen in der UGWS-Technologie.
Die Vorbereitungen für die Hauptuntersuchungen der Hochleistungsbetonrezepturen befinden sich derzeit in der finalen Phase. Ein innovatives Prüfverfahren und entsprechende Prüfapparaturen wurden entwickelt, um realistische Temperatur- und Druckbelastungen auf großflächigen Proben zu simulieren. Diese Tests werden Informationen über das physikalische und chemische Verhalten des neuartigen Baustoffs unter realen Bedingungen liefern. Basierend auf den Ergebnissen dieser Tests können weitere Optimierungen vorgenommen werden.

Projektpartner:

• AEE – Institut für Nachhaltige Technologien
• BTI – Bautechnisches Institut GmbH
• VÖZ – Vereinigung der Österreichischen Zementindustrie