„nachhaltige technologien 3|2016"

Demonstrationsanlage Die automatisierte Demonstrationsanlage (Titelbild) ging imHerbst 2015 in Betrieb. Mit einem 22,4 m 2 (Aper- tur) großen Vakuumröhren-Kollektorfeld wurde der segmentierte PCM-Speicher beladen. Die Entladung erfolgte über einen 750 l fassenden Pufferspeicher, an welchem Warmwasser- und Raumwärmebedarf eines Passivhauses in Dänemark gezapft wurden. In einer repräsentativen Schönwetter-Periode wurden drei Module parallel bis auf 85°C erwärmt (ca. 28 kWh pro Modul) und anschließend auf Umgebungstemperatur unterkühlt. Nach individuellen Speicherperioden zwi- schen wenigen Tagen und zwei Monaten wurden die Module im Bedarfsfall mit einem Volumenstrom von 160 kg/h entladen (ca. 10,5 kWh pro Modul - Kristalli- sation bei Raumtemperatur). Die vorläufige Auswertung des Zeitraumes September bis April zeigt, dass Module innerhalb von vier Stun- den geschmolzen werden können. Da die Entladung im Bedarfsfall bei teilweise geladenem Pufferspei- cher erfolgt, variieren die Rücklauftemperaturen zwischen 30 und 50 °C. Im Frühjahr traten deutlich kürzere Speicherzyklen (1-7 Tage) zur Überbrückung von Schlechtwetterperioden auf. In diesen Zeiträu- men diente das Phasenwechselmaterial auch als zusätzlicher sensibler Wärmespeicher [7]. Ausblick Die Speicherung von Wärme über lange Zeiträume mit niedrigen Wärmeverlusten konnte unter Anwen- dung von stabiler Unterkühlung von Sodium-Acetat- Trihydrat demonstriert werden. Die Realisierung eines wirtschaftlich attraktiven Speichers ist der nächste Entwicklungsschritt. sucht [3]. Günstige Materialkonfigurationen wurden in von der Firma Nilan gebauten Flach-Modulen mit je ca. 200 kg Sodium-Acetat-Trihydrat auf ihre Be- und Entladeleistungen getestet [4]. Erste Ergebnisse einer Anlagensimulation in TRNSYS zeigen mögliche Potentiale des Speichersystems auf [3], wobei aber ein vereinfachtes, älteres Speichermodel verwendet wurde [5]. Klar wird aber dennoch, dass vor allem der Wärmetauscher eine wichtige Rolle spielt. Hier ist eine Leistung von mindestens 400 W/K anzustreben um höhere Rücklauftemperaturen und Entladeleis- tungen zu erzielen. Für weitere Systemsimulationen wurde ein neues, detailliertes Modell für TRNSYS entwickelt [4] und unterschiedliche Systemvarianten simuliert [6]. Die wesentlichen Erkenntnisse waren, dass ein Wasserspeicher als Puffer im System un- bedingt erforderlich und die Nutzung der sensiblen Wärme entscheidend ist. Im Jahr 2015 wurde an der DTU in Dänemark eine Demonstrationsanlage mit vier Speichermodulen aufgebaut. Systemsimulationen Mit den ersten Messergebnissen wurden die Simu- lationsmodelle validiert, neue Regelungsstrategien ausgearbeitet und weitere Systemsimulationen an unterschiedlichen Standorten und für unterschied- liche Gebäudetypen mit vorgegebenem Warmwas- serbedarf durchgeführt. Ausgewählte Ergebnisse für Systemsimulationen mit einem PCM-Speicher von 9 m 3 und einer Kollektorfläche von 38 m² zeigt die folgende Abbildung. Literatur: Die ausführliche Literaturliste [1]-[7] zu den durchgeführten Untersuchungen finden Sie unter www.aee-intec.at/index.php?seitenId=11&publikationenId=308 Dipl.-Ing. Dr. mont. Hermann Schranzhofer ist Projekt-Senior Scientist am Institut für Wärmetechnik der TU Graz (hermann.schranzhofer@tugraz.at) Dipl.-Ing. Christoph Moser ist Universitäts-Projektassistent am Institut für Wärmetechnik der TU Graz Ing. Gerald Englmair, MSc ist PhD-Student an der Technical University of Denmark, Department of Civil Engineering. Dr. Simon Furbo ist Associate Professor an der Technical University of Denmark, Department of Civil Engineering. Energiebedarf für Warmwasser (QDHW) und Heizung (QSH) von zwei Gebäudetypen (HWB 15 bzw. 30 kWh/m²a) an den Standorten Davos, Würzburg und Stockholm werden dem solaren Kollektorertrag (QSOLAR) gegenübergestellt (linke Achse).Der dazugehörige solare Deckungsgrad (SD) auf der rechten Achse liegt zwischen ca. 55 und annähernd 100 %. Energie in kWh/a Solar Deckungsgrad 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 100% 80% 60% 40% 20% 0% davos15 davos30 wuerzb15 wuerzb30 stockh15 stockh30 QDHW QSOLAR QSH SD 15 14 SCHWERPUNKTTHEMA THERMISCHE SPEICHER