„nachhaltigen technologien“ 4|2019

Vorteile und Anforderungen Als Liner für die Abdichtung werden Membran- oder Plattenhalbzeuge mit einer Wandstärke von etwa 2 mm verwendet. Die derzeit zum Einsatz kommen- den Polyethylen (PE)-Rohrwerkstoffe mit spezieller Stabilisierung sind über Extrusion kontinuierlich in Bahnen von etwa 6 m Breite herstellbar, einfach ver- legbar und vor Ort verschweißbar (siehe Abbildung). Verschweißung eines Kunststoffliners Foto: AGRU Kunststofftechnik GmbH und IAT GmbH (AT) Durch die Stützwirkung der Tragekonstruktion (z. B. Erdreich bei Großspeichern) werden die mechani- schen Lasten auf die Linermaterialien als gering eingestuft. Zu den relevanten Belastungsfaktoren zählen das Wärmeträgermedium Wasser (ggf. leicht basisch) und die Umgebungsluft bei erhöhten Tem- peraturen. Für Stand-der-Technik-Speicher variiert die Maximaltemperatur im Deckelbereich zwischen 55 und 80 °C. In einem aktuellen Projekt in Kopenha- gen (DK) ist ein Großwärmespeicher mit permanenter Temperaturbelastung von 95 °C im Deckelbereich geplant. Neuartige PP-Materialien Für Stand-der-Technik-Speicher wurden spezielle Polyethylen-Liner (PE) entwickelt und qualifiziert, wobei die durch Alterungsuntersuchungen und durch Annahme kumulativer Schädigungsmodelle abgeleiteten Lebensdauerwerte etwa 20 bis 30 Jahre betragen [2, 3, 4] . Bei einem permanenten Betrieb bei 95 °C, Temperaturen wie sie bei Hochleistungsspeichern im Deckelbereich auftreten, ergaben die Laborunter- suchungen an den PE-Linern jedoch zu erwartende Lebensdauern von unter 10 Jahren [4] . Dies verdeut- licht die Notwendigkeit der Entwicklung von Liner- materialien mit verbesserter Langzeitperformance bei gleichzeitig einfacher und kostengünstiger Installierbarkeit. In Deutschland fokussierten sich die Entwicklungen auf Abdichtungsbahnen aus Edelstahl. Der höhere Materialpreis von Edelstahl und die wesentlich auf- wändigere Verlegung und Verschweißung bedingen allerdings bis zu 10-fach höhere Kosten für die Ab- dichtung. In den österreichischen Großforschungsvor- haben „SolPol-4/5“ und „giga_TES“ wurde der Fokus der Entwicklungen auf Polypropylenwerkstoffe (PP) mit spezieller Mikromorphologie gelegt. In Zusam- menarbeit der Firmen AGRU Kunststofftechnik (Bad Hall, OÖ), Gabriel Chemie (Gumpoldskirchen, NÖ) und Lenzing Plastics (Lenzing, OÖ) sowie dem Institut für Polymerwerkstoffe der JKU Linz (OÖ) wurden neuar- tige PP-Typen entwickelt, mit maßgeschneiderten Stabilisierungspaketen weiter optimiert und in um- fassenden Laboruntersuchungen ausgetestet [5, 6] . Die Versprödungsdaten liegen für den PP-Basiswerkstoff (ohne Zusatzstabilisierung) bei 95 °C Dauerbelastung in Heißluft bei 10 Jahren. Für die beste Formulierung (mit Zusatzstabilisierung) ergab sich auf Mikroprüf- körperebene und bei erhöhten Temperaturen von 115 bis 135 °C eine um den Faktor 3,5 längere Versa- genszeit. Daraus resultieren selbst für den kritischen Deckelbereich von Hochleistungsspeichern mit Heißwasser bei 95 °C Gebrauchsdauern von mehr als 30 Jahren. Für Stand-der-Technik-Speicher könnte mit dem optimierten PP-Linermaterial die Lebensdauer in allen Bereichen (Deckel, Wand, Boden) auf deut- lich mehr als 50 Jahre angehoben werden. "Der Nutzen des Projekts „giga_TES“ für die Industrie ist vielfältig. Zumeinenwerden durch die grundlegen- de Untersuchung von Materialien und Werkstoffen deren Eigenschaften und Belastungsgrenzen ermittelt und die Basis für dieWeiterentwicklung neuer Materialien gelegt. Zumanderen werden neuartige Produkte entwickelt, die der Erschließung neuer Marktsegmente dienen. Im Rahmen des Projekts verfolgen wir die Entwicklung einer geeigneten Sandwichstruktur, die den Anforderungen, die an eine Speicherabdeckung gestellt werden (hohe Temperaturen bei gleichzeitig vorherrschender Umgebungsfeuchte), gewachsen ist." Martin Paula , Leiter Forschung und Entwicklung bei Metawell GmbH