„nachhaltigen technologien“ 4|2019

Im Zuge des Projektes Tes4seT wurde ein Sorptions- speichersystem für ein Einfamilienhaus entwickelt und der Beladungsprozess mittels „Charge Boost“- Prinzip optimiert Für den „Charge Boost“ werden zwei mit Sorptions- material gefüllte Module miteinander verbunden, wobei sich der Hauptspeicher auf einem höheren Temperaturniveau als der „Charge Boost“-Speicher befindet. Durch die entstehende Druckdifferenz wird der Hauptspeicher weiter getrocknet und damit ener- getisch höher geladen. Zur optimalen Integration des Charge-Boost-Prinzips wurde außerdem eine eigene Komponente entwickelt und getestet – der sogenannte Sorptionskollektor (siehe Titelbild). Dieser verbindet die Eigenschaften eines herkömmlichen thermischen Kollektors mit denen eines „Charge Boost“-Speichers. Dafür wird Sorptionsmaterial direkt in die innere Glasröhre eines Vakuumröhrenkollektors gefüllt und über ein Vakuumrohr mit dem restlichen Speichersystem verbunden. Der Vorteil dieses Systems ist, dass das Sorptionsmaterial direkt im Kollektor bei der höchsten zur Verfügung stehenden Temperatur getrocknet wird und somit die durch reine Desorption maximal er- reichbare Beladung ermöglicht. In der Nacht sorgt das rasche Auskühlen des Sorptionskollektors durch die hohen Strahlungsverluste für einen raschen Tempera- tur- und daher auch Druckabfall, der für den „Charge Boost“-Prozess des Hauptspeichers genutzt wird. Am nächsten sonnigen Tag wird das Material im Kollektor wieder getrocknet. Somit kann ein effizienter Tag- Nacht Zyklus die Speicherkapazität deutlich erhöhen und das System noch kompakter gestaltet werden. Gleichzeitig bleibt die Funktion eines herkömmlichen thermischen Kollektors erhalten. Der Einfluss der Speichertemperaturen und Anzahl der „Charge Boost“-Zyklen auf den Beladungsverlauf ist in folgender Grafik dargestellt. Während nach einer herkömmlichen Beladung (0 Zyklen) erst ca. die Hälfte der möglichen Speicherkapazität des Zeoliths genutzt wird, steigt die Rate mit der Anzahl der „Charge Boost“-Zyklen (1 Zyklus = 1 Tag) deutlich an. Je nach Konfiguration können nahezu 100 % des theoretischen Potenzials genutzt werden, was einer Energiespei- cherdichte von deutlich über 200 kWh/m³ entspricht. Beladungsverlauf des Hauptspeichers mit der Anzahl der „Charge Boost“-Zyklen und unterschiedlichen Temperaturen in % der maximalen Speicherkapazität. Massenverhältnis zwischen „Charge Boost“-Speicher und Hauptspeicher ist 1 : 20 Quelle: AEE INTEC 100 % 90 % 80 % 70 % 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % 0 % Beladung Beladungsverlauf Zyklen 0 5 10 15 20 25 30 35 40 A B C 120 120 120 180 140 180 Hauptspeicher [T] Umladespeicher [T] Kollektor Ein- Austritt Speicher- system Edelstahl- rohr Edelstahlrohr Sydney- Röhre Sydney- Röhre Sydney- Röhre Vakuumkanal Vakuum- kanal Zeolith Zeolith Zeolith Eintritt Austritt Dr. Wim van Helden leitet die Gruppe „Thermische Speicher“ bei AEE INTEC. w.vanhelden@aee.at Rebekka Köll, MSc. , ist wissenschaftliche Mitarbeiterin der Gruppe „Thermische Speicher“ bei AEE INTEC. r.koell@aee.at Schema des neu entwickelten Sorptionsspeicher-Prototypen Quelle: AEE INTEC