„nachhaltigen technologien“ 4|2019

Dabei konnte in einem ersten Schritt die Gesamtliste auf 25 mögliche Materialpaarungen hinsichtlich der technischen Anforderungen Energiedichte, Wärme- leistung im Anwendungstemperaturbereich sowie ausreichend hoher Schmelztemperatur eingegrenzt werden. Unter Anbetracht der zu erwartenden Kosten, der Verfügbarkeit und der Toxizität wurde schluss- endlich Kaliumcarbonat (K 2 CO 3 ) als Basismaterial ausgewählt. Im Zuge weiterer Forschungsaktivitäten der Projektpartner Caldic, Dow, Technische Universi- tät Eindhoven und TNO wurde aus dem Basismaterial in einem weiteren Schritt ein stabiles Verbundma- terial aus Kaliumcarbonat und einem Bindemittel entwickelt, welches im industriellen Maßstab her- gestellt werden kann. Durch die Produktion einer Charge von ca. 1 Tonne des Materials am Standort Caldic in Düsseldorf konnte dies auch erfolgreich nachgewiesen werden. Eine vom Projektpartner RINA durchgeführte ökonomische Studie zeigte außerdem, dass die Kosten des Verbundwerkstoffs zu 83 % von den Rohstoffkosten dominiert werden. Fotos des entwickelten Speichermaterials aus Kalium- carbonat (K 2 CO 3 ) und einem Bindemittel nach der Pelletierung sowie in der eingesetzten Endform als Granulat Fotos: Technische Universität Eindhoven Komponenten- und Systementwicklung Die für eine erfolgreiche Realisierung eines saisona- len Speichersystems als kritisch angesehenen Spei- chersystemkomponenten waren der Speicherbehäl- ter, der das Speichermaterial enthält, der Verdampfer bzw. Kondensator und der Prozesswasserbehälter. Diese standen bei der Entwicklung im Fokus und Ziel war es, ein wirtschaftlich darstellbares, kompaktes und verlustfreies Speichersystem aufzubauen. Die Kompaktheit eines Wärmespeichersystems wird dabei im Allgemeinen durch die Speicherdichte des Gesamtsystems definiert. Diese wird sowohl durch das Speichermaterial als auch durch das Design der Systemkomponenten bestimmt. So kann beispiels- weise das Volumen des Systems reduziert werden, indem ungenutzte Volumina minimiert werden. Da- durch werden die Speicherdichte und der Platzbedarf optimiert. Verfügbare Flächen, die in Häusern für Heizungsanlagen zur Verfügung stehen, haben in der Regel eine kubische oder prismatische Form, wäh- rend geschlossene thermochemische Speichersyste- me aufgrund der auftretenden Vakuumkräfte meist zylindrisch sind. Eine Methode zur Verbesserung der effektiven Speicherdichte bestand daher darin, das verfügbare Volumen effizienter zu nutzen, indem prismatisch geformte Behälter entwickelt wurden. Die im Rahmen des Projekts entwickelten Spei- chermodule zeichnen sich durch einen modularen prismatischen Aufbau aus. Durch die Optimierung der Kompaktheit kann das verfügbare Volumen in einem Gebäude im Vergleich zu bisher gebräuchli- chen zylindrischen Speichersystemen um mehr als 20 % besser ausgenutzt werden. Das Speichermodul selbst beinhaltet einen Lamellenwärmetauscher als Festbettreaktor für den Transport der Wärme vom Speichermaterial zum Wärmeversorgungssystem bzw. umgekehrt. Darüber hinaus wird der Lamellen- wärmetauscher als konstruktives Element eingesetzt, um die auf das prismatische Modul einwirkenden Vakuumkräfte aufzunehmen. Gleichzeitig wurden bei der Entwicklung des Moduls Materialmengen und -kosten minimiert. Neben dem Speichermodul wurde "Die Europäische Kommission unterstützt Forschung in Bezug auf thermische Speicherlösungen in Gebäuden, besonders auch im Zusammenhang mit der Initiative „Mission Innovation“ (Mission Innovati- on Challenge 7 „Leistbares Heizen und Kühlen von Gebäuden“) . Innovative thermische Speicherlösungen bilden ein wichtiges Element in einem zukünftigen Energiesystem und tragen zur Dekarbonisierung des Energiesystems bei." Piero de Bonis , Renewable Energy Sources, Directorate-General for Research & Innovation, Europäische Kommission