„nachhaltigen technologien“ 4|2019

Kollektor Dampf Kondensator Wasser T = 140 °C Speicher T = 20 °C Nieder- temperatur- senke Wassertank Dampf Wasser T = 17 °C Nieder- temperatur- quelle Speicher Wassertank Warmwasser/ Heizung T = 40-65 °C Wärmeentnahme Kompaktwärmespeicher für Mobilität Schienenfahrzeuge besitzen Kühlanlagen, damit der Innenraum auf angenehme Temperaturen gebracht werden kann. Es gibt jedoch Situationen, in denen die Abwärme der Kühlanlage nicht an die Umgebung abgegeben werden kann und die Kühlanlage abge- schaltet werden muss. Das betrifft z. B. Tunnelstrecken oder Abschaltung der Kühlanlage zur Lärmreduktion. Ein PCM-Speicher, entweder im Kühl- oder Wärmesen- kenkreis integriert, kann eine kontinuierliche Abgabe von Kälte gewährleisten. Liebherr entwickelte dazu in Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Graz und der i2m Unternehmensentwicklung einen PCM-Speicher, der im Labor getestet wurde. Das Spei- chermaterial auf Basis eines Phasenwechselmaterials mit einer Übergangstemperatur von 5-6 Grad wurde in einen Wärmetauscher aus Aluminiumschaummatrix mit Kupferrohren eingefüllt. Wärmebild des Prototyp PCM-Speichers für Schienen- fahrzeuge während des Entladens der Wärme aus dem Speicher Quelle: Projekt Tes4seT Sorptionskollektor für Gebäude Solarthermische Kollektoren sind aufgrund ihrer hohen Effizienz und geringen Kosten eine ideale Technologie für die klimafreundliche Erzeugung von Warmwasser und zur Heizwärmebereitstellung für Gebäude. Hohe saisonale Schwankungen, die zu einem deutlichen Wärmeüberschuss im Sommer und Wärmedefizit im Winter führen, sind jedoch eine große Herausforde- rung. Die Kombination von solarthermischen Anlagen mit Langzeitspeichern ermöglichen hohe solare De- ckungsgrade über das ganze Jahr hinweg sowie eine effiziente Nutzung von Zusatzheizsystemen wie z. B. Wärmepumpen. In den vergangenen Jahren konnte die vielverspre- chende Anwendung von Sorptionsspeichern als Lang- zeitspeicher in diversen Forschungsprojekten gezeigt werden. Durch ihre quasi verlustfreie Speicherung, Schematische Darstellung eines Sorptionsspeichers: Beladung im Sommer (oben) und Entladen im Winter (unten) mit typischen Temperaturen Quelle: AEE INTEC hohen Energiespeicherdichten und lange Lebensdauer erfüllen Sie die Anforderungen an Langzeit-Wärme- speicher sehr gut. Das Funktionsprinzip eines Sorptionsspeichers wird anhand eines geschlossenen Sorptionsspeichersys- tems mit dem Materialpaar Zeolith und Wasserdampf beschrieben. Die Hauptkomponenten eines Speicher- systems sind der Sorptionsspeicher, der Verdampfer/ Kondensator und der Wassertank, welche über ein Rohrsystem miteinander verbunden sind und unter Vakuum stehen. Im Sommer wird Überschusswärme des Solarkollektorfeldes genutzt, um den Speicher zu beladen. Durch die Erwärmung des Zeoliths wird ge- bundener Wasserdampf freigesetzt, der aufgrund der entstehenden Druckdifferenz über die Vakuumleitung zum Kondensator strömt und dort kondensiert. Für die Entladung wird das Prozesswasser zum Verdampfer gepumpt und dort mittels Niedertemperaturquelle (Außenluft, Erdkollektor, etc.) verdampft. Durch den Vakuum-Betrieb kann die Verdampfung bei niedriger Temperatur erfolgen (5-17 °C). Der erzeugte Dampf strömt nun aufgrund des niedrigeren Drucks im Spei- cher zum Sorptionsmaterial, wo er adsorbiert wird. Dadurch wird Wärme freigesetzt, die zur Warmwasser- und Heizwärmeversorgung des Gebäudes genutzt wird. 7 6 WÄRMESPEICHER