Kalte und warme Speicherschichten exakter trennen Nah- und Fernwärmenetzspeicher effizienter und rentabler machen

Nach Einschätzung von Experten besteht aktuell weiteres Potential zur Effizienzsteigerung von Nah- und Fernwärmenetzspeichern – sowohl bei Bestandsobjekten als auch bei Neubauten. Diese zu heben und größere thermische Energiemengen bevorraten zu können, ist das Ziel des neuen Forschungsprojektes der Hochschule Hof.

Strömungen während Be- und Entladezyklen reduzieren

„Erreicht werden soll die Optimierung für Speicher mit einem Volumen bis etwa 200 m³ – und zwar in vertikaler und wahlweise auch horizontaler Konfiguration“, erläutert Projektleiter Prof. Dr. Robert Honke das Ziel des auf zwei Jahre angelegten Forschungsprojektes „ITSOpt“ (In-Tank Speicher Optimierung). Er und sein Team möchten dazu zusätzliche Bauteile entwickeln und nachträglich in Speichern installieren.

„Diese können dazu beitragen, die internen Strömungen während Be- und Entladezyklen, aber auch in simultanen Betriebsweisen, zu reduzieren. Damit erreichen wir eine exaktere Trennung zwischen heißen und kalten Schichten im Speicher. Und dies wiederum führt zu einer Erhöhung des tatsächlich nutzbaren Speichervolumens“, so Prof. Honke.

Das Vorhaben, das in Zusammenarbeit mit dem Industriepartner Dehoust aus Baden-Württemberg umgesetzt wird, gliedert sich in zwei Teilprojekte: Das erste befasst sich mit der numerischen Strömungssimulation sowie der Auslegung und Entwicklung der zusätzlichen In-Tank-Speicher-Geometrien. Das zweite Teilprojekt umfasst dann die technische Bauteilentwicklung für eine zuverlässige und praktikable Installation samt Montageplanung.

Universelle Übertragbarkeit angestrebt

„Um das zu erreichen, sind viele Schritte notwendig. Zunächst muss ein für unsere Validierung geeigneter Wärmenetzspeicher gefunden und vermessen werden. Dabei spielen auch Aspekte wie die Sensorik und unterschiedliche Volumina und Geometrien eine große Rolle, damit die Ergebnisse im besten Fall dann auch auf andere Speicher übertragen werden können“, erklärt Projektmitarbeiter Robin Fick. Auch die Anwendbarkeit der Ergebnisse auf Kältespeicher ähnlicher Größenordnungen soll dabei geprüft werden.

„Bei den Untersuchungen richten wir unseren Blick auch auf spezielle Betriebsweisen im Bereich der kommunalen Wärmeversorgung sowie auf die numerische Strömungsuntersuchung unterschiedlicher Produktvarianten“, erläutert Felix Heineken von Dehoust. Das Projekt strebt nicht nur eine Steigerung des nutzbaren Volumens im Zweischichtbetrieb größerer Speicher an, sondern damit zusammenhängend auch eine effizientere und betriebsschonendere Nutzung von daran angebundenen Blockheizkraftwerken, Biomasse- und/oder Solarthermieanlagen.

Nach der abschließenden Installation der entwickelten Bauteile gelte es schließlich Validierungsmessungen und Untersuchungen zur Effektivität, Effizienzsteigerungspotential und Nachhaltigkeit durchzuführen. Neben unterschiedlicher zu prüfender Installationsmethoden der zusätzlichen Bauteile steht hier zudem deren möglichst effiziente Ausrichtung und Positionierung im Vordergrund des Projektvorhabens. „Darüber hinaus sind ebenfalls Untersuchungen im Bereich der Kältespeicherung als auch bei liegenden Speichern denkbar“, so Prof. Honke.

Das ZIM-Projekt (Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand) wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert. In Bezug auf das Gebäudeenergiegesetz sollen die Projektergebnisse ebenfalls dazu beitragen, vermehrt erneuerbare Energien in den Bestand und zukünftige Anlagen integrieren zu können.