Vakuumtank speichert Wärme

Vakuumspeicher_Schnitt

Effizienter Langzeit-Wärmespeicher erhöht die Deckungsbeiträge von solarthermischen Anlagen in Gebäuden. Mitarbeiter des Bayerischen Zentrums für Angewandte Energieforschung und des Stahl- und Metallbaubetriebs Hummelsberger entwickelten einen Speicher, bei dem die thermischen Verluste minimiert und die Temperaturschichtung optimiert wurde. Einen Vakuumspeicher.


Prinzip Thermoskanne

Ein Vakuum zwischen Innen- und Außentank kombiniert mit einer Füllung aus Perlit-Pulver reduziert die Wärmeleitfähigkeit der Speicherhülle. Der Langzeit-Wärmespeicher wird bereits in Ein- und Mehrfamilienhäusern für die Wärmeversorgung eingesetzt.

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Solarer Deckungsgrad von 70%. Die Methode ist neu, sie kommt aus der Tieftemperaturtechnik. Und alt zugleich, denn das Prinzip kennen wir von Thermoskannen.

Eingespeiste Wärme über Monate speichern

Der vakuum-superisolierte (VSI) Behälter kann eingespeiste Wärme über mehrere Wochen oder Monate speichern. So lassen sich bei kleinen und mittelgroßen Gebäuden hohe solare Deckungsanteile erzielen. Dazu sollten die solar beheizten Gebäude mindestens Niedrigenergiehausstandard aufweisen.

Die Zwischenspeicherung von Fernwärme oder industrieller Prozesswärme bei 100 °C bis 200 °C stellt ein weiteres Anwendungsgebiet für den VSI-Speicher dar. Dieser wurde zunächst über drei kontinuierlich verbesserte Prototypen am Bayerischen Zentrum für Angewandte Energieforschung (ZAE Bayern) entwickelt.

Zur Zeit ist bei diesem Speichertyp ein Fassungsvermögen von 5 bis 50 Kubikmetern möglich. Für die Zukunft planen die Wissenschaftler modular aufgebaute Speicher, die mehr als 100 Kubikmeter fassen können.

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Innovative Hersteller bieten bereits Vakuumspeicher an. Nur 0,2 Grad Wärmeverlust pro Tag. Der Vakuumspeicher “Oskar VAS” von Ratiotherm im Schnitt-Modell auf der Intersolar-Messe.

Ziel des Projektes: die Wärmeverluste des Speichers auf ein Minimum reduzieren

Um dieses Ziel zu erreichen griffen die Projektbeteiligten auf ein Prinzip zurück, das bereits seit Jahren in der Kryotechnik bei der Speicherung von Kälte verwendet wird. Diese fertigt Außenhüllen für doppelwandige Kryotanks und setzt den mit Perlit gefüllten Zwischenraum unter Vakuum.

In derartigen Behältern werden flüssige Gase bei bis zu –200 °C gespeichert und es werden Wärmeleitfähigkeiten von weniger als 0,003 W/mK erreicht. Herausforderung war es, dieses Dämmprinzip auf die Wärmespeicherung bei höheren Temperaturen zu übertragen.

Vakuum minimiert Luftwärmeübertragung

Der Heißwasserspeicher besteht aus einem Innen- und Außentank aus Stahl. Als am besten geeignet erwiesen sich konzentrische, durch eine spezielle, wärmebrückenarme Befestigung untereinander verbundene, zylindrische Behälter. Ziel war es, den Wärmetransport innerhalb des Ringspalts zwischen Innen- und Außentank zu verringern. Dazu müssen drei Mechanismen der Wärmeübertragung reduziert werden: Die Konvektion und Wärmeleitung durch Luftmoleküle, die Wärmeleitung entlang des Pulver-Festkörpers sowie die Wärmestrahlung.

Um die Luftwärmeübertragung zu unterbinden, erzeugten die Wissenschaftler ein moderates und mit einfacher Pumpentechnik erreichbares Vakuum von 0,1 mbar zwischen Innen- und Außentank. Dies ist ausreichend, da die Mikroporen des Perlits die mittlere freie Weglänge der Luftmoleküle beschränken.

Quelle: Bine Informationsdienst www.bine.info >>

Lesen Sie hierzu auch: „Vakuumspeicher erhöht solaren Deckungsgrad“ >>

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