OBSERW

Motivation

Wärmeüberschüsse sind bei Versorgungssystemen mit Kraft-Wärme-Kopplung und Solarthermie sowie bei industriellen Prozessen in einem sehr großen Umfang vorhanden. Über die Speicherung, kann diese Wärme zu einer späteren Zeit Verbrauchern zugeführt werden. Über diese verzögerte Wärmenutzung lassen sich der Brennstoffnutzungsgrad und der Anteil von erneuerbaren Energiequellen in der Energieversorgung signifikant erhöhen.

Deswegen werden leistungsfähige Speicher mit günstigen Investitionskosten benötigt. Neben den energetischen Anforderungen können Speicher systemdienliche Leistungen (Druckhaltung, Notbetrieb usw.) erbringen, die zukünftig von sehr hoher Bedeutung sein werden.

Ziel des Verbundvorhabens

Im Projekt soll ein neuartiger oberirdischer Tankspeicher für den Bereich 500 bis 6000 m³ entwickelt werden. Die Anwendung der Segmentbauweise bei Wärmespeichern (bis 98 °C) erfordert die Überwindung signifikanter technischer Probleme. Beispielsweise sind eine temperaturbeständige Dichtung der Segmente und fehlende konstruktive Lösungen zu nennen. Darüber streben die Projektpartner folgende Merkmale an:

• sehr hohe Funktionalität (z. B. niedrige Verluste, hohe Ladeleistungen, dauerhafte Dichtheit, Erhalt der Wasserqualität),
• relativ niedrige Speichererrichtungskosten,
• minimaler Materialeinsatz,
• rationeller Umsetzungsprozess,
• Einsatz an vielen unterschiedlichen Orten bzw. ein breites Feld an Anwendungsmöglichkeiten,
• leichte Anpassung an den Kurzzeit- bis Langzeit-Speicherbereich.

Projektablauf

Für die oben genannte Speicherentwicklung müssen folgende Hauptaufgaben bearbeitet werden:

• Test von Dicht- und Wärmedämmstoffen sowie Wandaufbauten,
• Weiterentwicklung von Be- und Entladesystemen inklusive hydraulischer Integration,
• vollkommene Überarbeitung der Speicherkonstruktion und der Bautechnologie,
• Entwicklung eines Demonstrators und praxisnaher Test aller Komponenten,
• Durchführung von flankierenden Maßnahmen zur Verbesserung der Planung und Berechnung sowie Simulation,
• Öffentlichkeitsarbeit.

Erläuterung der Technik

In Wärmeversorgungssystemen mit Vorlauftemperaturen unter 100 °C können große (oberirdische) Wärmespeicher vorteilhaft als Flachbodentank ausgeführt werden. Die kompakte Form ermöglicht sehr niedrige Errichtungskosten und Wärmeverluste.
Eine interessante Alternative zur geschweißten Wand ist Fertigung mit verschraubten Segmenten. Viele Projekte mit großen Kaltwasserspeichern zeigten in den letzten Jahren die praktischen Vorteile dieser Speicherbautechnologie:

• flexible Anpassung der Speichergröße und -form,
• hohe Dynamik der Be- und Entladeleistung,
• effektive Nutzung des Speichervolumens mit Schichtungsbetrieb und Einhaltung der geplanten Entladetemperaturen,
• eine gute Anpassung an den jeweiligen Einsatzfall (Stadtwerke, Nahversorgungssysteme, Industrie),
• eine schnelle und rationelle Errichtung mit minimaler Materialeinsatz,
• niedrige Folgekosten (einfache Zulassung, Betrieb, Überwachung usw.),
• Möglichkeit zur Reparatur (gegenüber unterirdischen Speichern),
• sehr gute Qualitätskontrolle in der Vorfertigung und auf der Baustelle.

Zurzeit besteht das wesentliche Problem darin, dass die oben beschriebene Speicherkonstruktion nicht auf hohe Temperaturen (bis 98 °C) übertragbar ist. Dieses und weitere Herausforderungen sollen im Projekt gelöst werden. Der Projektplan sieht zum Nachweis die Errichtung eines Demonstrators (Pilotspeicher zu praktischen Testzwecken) vor.

http://www.obserw.de/

Das Projekt begann 01.11.2014 und endet am 31.05.2018.

Koordination und Leitung Teilprojekt Begleitforschung A

Prof. Dr.-Ing. habil. Thorsten Urbaneck
Technische Universität Chemnitz
Fakultät für Maschinenbau
Professur Technische Thermodynamik

Leitung Teilprojekt Begleitforschung B

Dr.-Ing. Harald Drück
Universität Stuttgart
Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik (ITW)
Forschungs- und Testzentrum für Solaranlagen (TZS)

Leitung Teilprojekt Praxisnahe Entwicklung und Demonstration

Robert Beyer
farmatic tank systems
Fechtelkord & Eggersmann GmbH