Wie speichere ich mein Plus?

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1 Effizienzhaus Plus Wie speichere ich mein Plus? Dr. Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik (ITW) Universität Stuttgart Pfaffenwaldring 6, Stuttgart Internet: \STO_EEH+MUC_HD1.pptx

2 Wie speichere ich mein energetisches Plus? Elektrisch oder thermisch? Für die Auswahl der richtigen Speichertechnologie sind folgende Kriterien relevant: Größe des Überangebots an elektrischer und thermischer Energie Größe des Verbrauchs an elektrischer und thermischer Energie Kosten für Eigenerzeugung und Bezug von elektrischer und thermischer Energie Kosten der Speicherung von elektrischer & thermischer Energie Ökologische Aspekte. Zeitdauer der Speicherung 2

3 Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik Zeitdauer der Speicherung Beispiele aus dem Bereich Solarthermie Kurzzeitspeicher gleichen tägliche Unterschiede zwischen Angebot und Bedarf aus Quelle: Folien08\Folie1.CDR Langzeitspeicher gleichen saisonale Unterschiede zwischen Angebot und Bedarf aus 3

4 Wie speichere ich mein energetisches Plus? Elektrisch oder thermisch? Für kurze Zeitintervalle (d.h. einige Stunden bis wenige Tage) gilt: Elektrische Speicher für den Strom aus der PV-Anlage Thermische Speicher für die Wärme aus der Solarthermie-Anlage Beides ist technologisch und wirtschaftlich sinnvoll 4

5 Wie speichere ich mein energetisches Plus? Elektrisch oder thermisch? Für lange Zeitintervalle (d.h. einige Wochen bis mehrere Monate) gilt: thermisch! Thermische Langzeitspeicher sind (im Vergleich zu elektrischen): marktverfügbar und in der Praxis erprobt in kleinem Maßstab realisierbar deutlich kostengünstiger wesentlich umweltfreundlicher 5

6 Arten und Einteilung von thermischen Energiespeichern Quelle: 2012\StoTechno_Diag1.docx 6

7 Stand der Technik Wärmespeicherung im Temperaturbereich von ca. 0 C bis 100 C ---> Speichermedium Wasser 7

8 Großer zentraler Speicher meist große Stahlbehälter Neubau: Integration während der Bauphase Bestand: Schweissung vor Ort oder modulare Konzepte 17,5 m 3 Speicher; Quelle: 8

9 Typ (WE) Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik Messergebnisse realisierter SolarAktivHäuser (Projekt HeizSolar ) Akrony m Gebäude gemessene Größen GNF A Koll,a V Sp Zeitraum Q HK Q TW * Q Zusatz f sol,th [-] [-] [m²] [m²] [m³] [-] [kwh] [kwh] [kwh] [%] EFH (1) DON ,4 7,1 Jan 12 Dez EFH (1) KAP ,0 42,8 Jan 12 Dez EFH (1) ROT ,0 1,9 Jan 12 Dez MFH (8) GOM ,4 47,1 Feb 12 Jan MFH (3) MUN ,0 14,9 Jan 12 Dez * Wärmeverbrauch für Trinkwassererwärmung ggf. inklusive Zirkulation Abkürzungen: WE...Wohneinheiten, EFH...Einfamilienhaus, MFH...Mehrfamilienhaus, GNF Gebäudenutzfläche, TWV...Transmissionswärmeverlust Das Projekt HeizSolar wird durchgeführt von 9

10 Das Ziel: Reduktion des Speichervolumens Aber: Bei gleicher oder größerer Speicherkapazität SolarAktivHaus mit Warmwasserspeicher Bildquelle: Sonnenhaus Institut Bildquelle: Sonnenhaus Institut von ITW modifiziert SolarAktivHaus mit thermischem Energiespeicher der nächsten Generation 10

11 Arten und Einteilung von thermischen Energiespeichern Quelle: 2012\StoTechno_Diag1.docx 11

12 Thermo-chemische Wärmespeicherung Adsorption Anlagerung von Molekülen an die (innere) Oberfläche von Adsorbentien (Silikagel, Zeolith, Aktivkohle,...) Adsorption Wärmezufuhr Wärmefreisetzung Desorption 12

13 Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik Projekt SolSpaces Entwicklung und Erprobung einer autarken solarthermischen Wärmeversorgung für energieeffiziente Kompaktgebäude (Projektpartner SchwörerHaus KG, Förderung BMU) 13

14 Typische solare Kombianlage für Einfamilienhaus (EFH) 14 thermochemischer Speicher sol. Deckung f sav = 30 %

15 Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik Das CWS NT Konzept CWS: Chemische Wärmespeicherung, NT: Niedertemperatur 15 thermochemischer Speicher sol. Deckung f sav = 80 %

16 Zusammenfassung Verfügbare Technologien zur thermischen Energiespeicherung Speicherdichte Faktor Wasser* 60 kwh/m³ 1 Latent kwh/m³ 1 2 Adsorption kwh/m³ 2 3 Chem. Reaktion kwh/m³ 4 10 * mit T = 50 K 16

17 Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik Kosten der Energiespeicherung Stromspeicher Wärmespeicher etwa /kwh etwa <1 bis 20 /kwh Fazit Die Speicherung von Wärme ist deutlich kostengünstiger als die Speicherung von Strom 17

18 Umwelteigenschaften von Speichern Das Kriterium: Energetische Amortisationszyklen (EAZ) gibt an, wie oft ein Speicher be- bzw. entladen muss, bis die Primärenergie gespeichert bzw. entnommen wurde, die zu seiner Herstellung benötigt wurde. Stromspeicher: EAZ ca (Blei-Akku) EAZ ca (Li-Ionen) Wärmespeicher: EAZ ca (Warmwasser) Fazit Die Speicherung von Wärme ist deutlich umweltfreundlicher als die Speicherung von Strom Source: 0215\STO_EAZ1.xlsx 18

19 Zusammenfassung Wie speichere ich mein energetisches Plus? Elektrisch oder thermisch? Für kurze Zeiträume (Stunden bis Tage): --> elektrisch und thermisch Für lange Zeiträume (Wochen bis Monate): --> ausschließlich thermisch 19

20 Energiespeicher sind eine Schlüsseltechnologie für Zusammenfassung die rationelle und effiziente Energienutzung eine weiten Teilen auf erneuerbaren Energien basierende Energieversorgung Danke für Ihre Aufmerksamkeit Energie-Effizienzplus- Gebäude 21