Thermische Großspeicher

Transkript

1 Thermische Großspeicher Arten - Anwendung - Auslegung 1. Energiespeichertagung Birkenfeld Dipl.- Ing.(FH) Helmut Krames IfaS stellv. Bereichsleiter Erneuerbare Energien und Energieeffizienz

2 Natürlicher thermischer Groß-Speicher Quelle: PIK Potsdam Institut für Klimaforschung

3 Bodensee Solarspeicher Friedrichshafen Warum wird neben einem Gewässer (48 km³) noch ein Speicher ( m³) gebaut?

4 Überblick Speicherarten Thermische Großspeicher Sensible Speicherung Latente Speicherung Chemische Speicherung Aquifer Wärmespeicher Warmwasser Speicherbehälter Erdsonden Wärmespeicher Kies-Wasser Wärmespeicher

5 Spezifische Wärmekapazitäten Wasser 4,19 KJ/kg Quelle Recknagel&Sprenger Taschenbuch für Heizung + Klimatechnik 07/08

6 Wichtigste thermische Großspeicher Speicherart Größe [m³] Einsatzbereich Energiedichte Temperatur [kwh/m³] [ C] Warmwasser Wärmespeicher 50 bis Warmwassernutzung Kies/Wasser Wärmespeicher über Nahwärme Erdsonden Wärmespeicher über Nahwärme Aquifer Wärmespeicher über Nahwärme BINE; Stand 11/09

7 Warmwasser Wärmespeicher Wasser bis zu 95 C Zylindrischer Stahl- oder Betonbehälter Auskleidung durch dünne Edelstahlbleche Als Dämmstoffe Mineralfasern, Schaumglas oder Blähglasgranulat Be- und Entladung erfolgt über im Speicher angebrachte Ladewechseleinrichtungen

8 Kies-Wasser-Wärmespeicher Kies und Wasser als Speichermedium Wärmekapazität Keine tragende Deckenkonstruktion erforderlich allseitige Dämmung erforderlich Be- und Entladung über Rohrschlangen Temperaturfestigkeit auf 90 C begrenzt

9 Erdsondenspeicher Bevorzugt wassergesättigte Tone Be- und Ausladung über U-förmige Rohre Rohre werden in gebohrte senkrechte Hohlräume eingeführt Hohlräume sind mit Bentonit-Sand-Zementmischung zu verfüllen ergie/technik/erdsonde.php

10 Aquiferspeicher Wärme wird über Brunnenbohrungen eingebracht und entnommen Speichervolumina i.d.r. ab m³ Temperatur je nach Wärmequelle bis 80 C Hinreichende Wasserdurchlässigkeit Geringe Strömungsgeschwindigkeit vom Grundwasser Begrenztheit des Speichervolumens

11 Gestaltung und Funktion eines Aquiferspeichers

12 Nutzung Wärme und Kälte peicher.pdf

13 Anwendungen thermische Großspeicher Speicherung von diskontinuierlich erzeugter Energie z.b. Sonnenenergie Beispiel Hamburg-Bramfeld Kollektorfläche m² Speicher m³

14 Anwendungen thermische Großspeicher Schwankungen in der Erzeugung und Nutzung Industrielle Abwärme z.b. thermische Nachverbrennung

15 Anwendungen thermische Großspeicher Wärmespeicher für überschüssigen Strom Dänemark Nahwärmenetze / Speicher Zusatzenergie Strom für Wärmepumpe notwendig

16 Quellen für thermische Großspeicher Speicherung von Abwasserwärme Quelle Grazer Energieagentur Speicherung von Solarer Wärme Quelle Schüco.com

17 Quellen für thermische Großspeicher BHKW- (Ab-)Wärme Industrielle Abwärme Quelle: EnEff: Industrie

18 Anwendungsbeispiele Großspeicher Oberirdischer Warmwasserspeicher Bsp.: Saisonaler Wärmespeicher München rschungsgebiete/thermische-energiespeicher.html

19 Anwendungsbeispiele Großspeicher Erdsondenspeicher mit Solar Bsp.: Neckarsulm Erdsondenspeicher inzwischen m³ Kollektoren m², ab

20 Anwendungsbeispiele Großspeicher Aquiferspeicher Bsp.: Reichstagsgebäude Aquiferspeicher_ html?img=0&layout=galerie

21 Anwendungsbeispiele Großspeicher Kies-Wasser-Wärmespeicher Bsp.: Chemnitzer Nahwärmesystem m³ Speichervolumen und m² Kollektorfläche

22 Kosten Speichersysteme Quelle Solites Solare Nahwärme und Langzeit-Speicher Stark abhängig von den örtlichen Gegebenheiten

23 Dämmung - Schaumglasschotter 0,091 W/m²K druckfest (6 N/mm²) wasserdurchlässig frostbeständig 10x leichter als Kies Recyclingprodukt

24 Dämmung Blähglasgranulat 0,07 W/m²K Druckfest 1 N/mm² Feuchteresistent Schallabsorbierend Unbrennbar Aus Altglas hergestellt Recyclingprodukt

25 Glas- und Mineralfaser Vorwiegend aus Glas und Gesteinen mit Ölen und Binder gemischt Gesundheitliche Gefahren 0,035-0,050 W/(m² K) wasseraufnehmend

26 Beispiel Speicher

27 Vorgehensweise Speicherauswahl Ermitteln der Wärmequellen (Solar/Abwärme/ etc.) Bestimmen der Kapazität der Wärmequellen Bestimmen des Temperaturniveaus im Speicher Definieren des Temperaturniveaus beim Verbraucher Untersuchen der geologischen Gegebenheiten Festlegend des Speichertyps Festlegen des Speichervolumens Berechnen des Speichervermögens in Abhängigkeit von: der Temperaturdifferenz zwischen Speichermedium und Verbraucher und der Wärmekapazität des Speichermediums Simulation z.b. mittels Transys

28 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

29 Fazit

30 Alternative Folien!

31 Anwendungsbeispiele Großspeicher Oberirdische Tanks mit guter Dämmung Unterirdische Speicherbecken ( Bsp.: Löschwasserbecken) Kavernenspeicher (künstlich hergestellt Hohlräume in dichtem Gestein)Bsp! Speichersystem mit mehreren vertikalen Schächten Wo? Aquiferspeicher Wo? sorgungssysteme-optimieren/

32 Latente Speicherung Umwandlung des Phasenmediums Umsetzungsenergie > Temperaturänderungsenergie

33 Überblick Thermische Großspeicher Sensible Speicherung Latente Speicherung Langzeitspeicher fest - flüssig flüssig - gas - Kies/Wasser Wärmespeicher - Erdsonden Wärmespeicher - Äquifer Wärmespeicher Meist Langzeitspeicher

34 Überblick Thermische Großspeicher Sensible Speicherung Latente Speicherung Kurzzeit Langzeit fest - flüssig flüssig - gas - Wasser Speicherbehälter - Kies/Wasser Wärmespeicher - Erdsonden Wärmespeicher - Äquifer Wärmespeicher Meist Langzeitspeicher

35 Sensible Speicher

36 Flüssig / latent Auslegung Schichtung Anschlüsse Baumaterialien Einsatzgebiete Kältespeicher Verluste / Dämmung

37 Typen

38 Saisonale Energiespeicher wrmeanlage-energie-sparen.html ml?newsid=12068&title=kwk+dank+politik +mit+goldener+zukunft