Motivation
Wärmespeicher zählen zu den wichtigsten Komponenten für eine erfolgreiche Umsetzung der Energiewende, speziell der Wärmewende. Wärmespeicher können zeitliche und bei mobilen Speichern auch örtliche Diskrepanzen zwischen Wärmebereitstellung und Wärmebedarf überbrücken. Exemplarisch seien genannt das Speichern von Abwärme, Solarwärme oder aus Überschuss-Ökostrom erzeugter Heiz- oder Prozesswärme (power-to-heat) sowie das Speichern von Wärme aus stromgeführten Anlagen der Kraft-Wärme-Kopplung jeweils für eine zeitversetzte Nutzung. Für die Integration eines Wärmespeichers in ein thermisches Energiesystem ist es enorm wichtig, dass die Betriebsparameter des Speichers den Erfordernissen des Systems bestmöglich entsprechen. Zur Auswahl und Dimensionierung eines geeigneten Wärmespeichers muss es dem Planer möglich sein, auf allgemeingültige Vergleichskennzahlen zurückzugreifen. Deren Erarbeitung steht im Fokus des Projektes.
Ziele
Das Ziel des Projektes besteht darin, die wichtigsten Betriebsparameter von thermischen Energiespeichern (Wärme- und Kältespeicher) als allgemeingültige Vergleichskennzahlen zu definieren. Dazu zählen Parameter wie der Temperaturbereich des Speichereinsatzes, der erreichbare Wärmeinhalt unter verschiedenen Randbedingungen, die Leistung des Speichers beim Be- und Entladen, der Hilfsenergiebedarf, die auftretenden Verluste beim Ein- und Ausspeichern sowie während der Bereitschaftsphase und daraus resultierende Effizienzkenngrößen (z.B. Wirkungsgrade). Der Fokus liegt dabei aus Gründen der Praxisrelevanz zunächst auf sensiblen, hybriden und Latentwärmespeichern. Mit Hilfe der Speicherkennzahlen soll der Planer in die Lage versetzt werden, für einen bestimmten Einsatzzweck eine geeignete Speichertechnologie aus dem Portfolio verschiedener Hersteller auszuwählen und die Betriebsparameter des gewählten Speichers optimal an das thermische Energiesystem anzupassen, in das der Speicher integriert wird.
Methoden
Zunächst wurden auf Basis der wärmetechnischen Grundlagen durch alle Projektpartner Vergleichskennzahlen erarbeitet und in einem schriftlichen Dokument zusammengefasst, dieses Dokument wird fortlaufend im Projekt weiterbearbeitet. Es werden sowohl Kennzahlen für Referenzbedingungen (Referenzfall) definiert, die die Hersteller der Wärmespeicher an Prototypen auf entsprechenden Prüfständen bestimmen. Diese Kennzahlen kann der Planer dann nutzen und auf die Anwendungsbedingungen (Nutzfall) umrechnen. Zeitgleich wurden bei den Projektpartnern Prüfstände errichtet bzw. so angepasst, dass marktgängige Wärme- und Kältespeicher entsprechend der allgemeinen Vorgaben vermessen werden können. An der Hochschule Zittau/Görlitz wurden bisher mit Hilfe der Wärmespeicher-Testanlage im Zittauer Kraftwerkslabor Rohrbündel-Latentwärmespeicher, klassische Warmwasserspeicher und Hybridspeichermodule untersucht. Die Messergebnisse aller Projektpartner werden zur Validierung der Handhabbarkeit und Genauigkeit der entwickelten Kennzahlen herangezogen.
Ergebnisse
Die Ergebnisse des Projektes werden nach dessen Abschluss in der VDI 4657 Blatt 2 veröffentlicht.
