Erarbeitung von Vergleichskennzeichen für thermische Energiespeicher (VKTES)

Primäres Ziel des Projektes ist es, Kennzahlen und Methoden zu deren Anwendung zu erarbeiten, die den Ingenieur beim technischen und wirtschaftlichen Vergleich verschiedener Speicherbauarten und -prinzipien thermischer Energiespeicher unterstützen und Herstellern und TGA-Fachplanern eine Eingrenzung und Aussagen zur Eignung oder Nicht-Eignung der verschiedenen Speicherbauarten für Anwendungsfälle wie Heizung, Trinkwassererwärmung, Kühlung etc. erlauben.

Hierzu sollen zunächst Kennzahlen definiert und Prüfmethoden erarbeitet werden, die später Hersteller von thermischen Energiespeichern in die Lage versetzen, ihre technischen Unterlagen mit vergleichbaren Angaben zu versehen. Alle bekannten Speicherarten und -medien (sensibel, latent, thermochemisch) werden betrachtet.

Am Beginn stehen die Definition geeigneter Speicherkennzahlen und die Erarbeitung eines geeigneten Prüfkonzepts, gefolgt von erforderlichen Anpassungen der bei Projektpartnern vorhandenen Speicherteststände und einem Abgleich mittels Überkreuzmessungen.

Die Validierung der erarbeiteten Speicherkennzahlen erfolgt in einer Vielzahl von Messungen an marktgängigen Speichern bis ca. 1 m³ Inhalt, flankiert von Simulationsrechnungen.

Um die erforderliche Breitenwirkung und Akzeptanz im Markt zu erreichen, wird der Fokus auf einfach und kostengünstig zu ermittelnden Kennzahlen liegen.

Bislang fehlen für thermische Speicher einfach bestimmbare Kennwerte, aus denen für den konkreten Anwendungsfall Leistungsdaten und verfügbare Wärmeinhalte abgeleitet werden können.

Die für die Systemplanung notwendigen Parameter wie eine spezifische Wärme­über­tragungsleistung von Speichern mit sensiblen als auch solchen mit latenten Speichermedien bzw. eine von der Temperaturdifferenz (Vorlauf/Rücklauf) abhängige Leistungskurve sind bisher für Speicher weder verfügbar noch definiert und von keinem Speicherhersteller zu erhalten. Die Systemplanung der Wärme-/Kälteversorgung ist nach wie vor auf die Bewertung einer statischen Situation beschränkt und auf den maximalen Versorgungsfall ausgerichtet, der nur wenige Stunden im Jahr auftritt.  Die unbefriedigende Ausgangslage der Planung wird durch die Parameter Volumenstrom, Erzeugerleistung (Hersteller) bzw. maximaler Speicherinhalt in Litern beherrscht. Damit lassen sich jedoch die spezifischen Anforderungen der Wärme-/Kälteerzeugung nicht erfüllen.

Darüber hinaus existieren keine oder nur unzureichende technische Regelwerke, die es dem planenden Ingenieur erlauben, für seinen Anwendungsfall die bestmögliche Auswahl aus sensiblen, latenten, thermochemischen Speichern bzw. Kombinationen daraus zu treffen. Dabei ist die große Schwierigkeit in der thermischen Versorgung von Gebäuden – mit einerseits klassischen Wärme- bzw. Kälteerzeugern und gewonnenen erneuerbaren Energien und andererseits schwankenden Wärme- bzw. Kältelasten von Gebäuden bzw. Prozessen – beides sinnvoll über einen Speicher bzw. ein Speichersystem als zentralen Energiemanager zu verknüpfen.

Bei den thermischen Speichern mit Phasenwechselmaterial ist die Situation noch gravierender, da die Speicher sich noch im Übergang zur Marktreife befinden. Es existieren keine technischen Regelwerke, es sei denn die unzureichenden Regelwerke aus dem Bereich der Speicher für sensible Wärme würden zu einer ersten Eingrenzung der Anwendungsfälle herangezogen werden.

Um die erforderliche Breitenwirkung und Akzeptanz im Markt zu erreichen, sollen die erforderlichen Kennzahlen einfach und kostengünstig ermittelt werden können. Daher werden nach einer Phase der Evaluierung der Prüfmethoden Industriepartner einbezogen, die bereit sind, die Prüfungen in ihrem eigenen Unternehmen einzuführen und in ihren Produktkatalogen Kennzahlen von thermischen Energiespeichern anzugeben.

Zur erfolgreichen Durchführung der geplanten Arbeiten ist ein permanenter Abgleich des Projektfortschritts der Projektpartner erforderlich. Hierzu dienen regelmäßige Vor-Ort-Termine bei den Projektpartnern mit Dokumentation der Zwischenergebnisse.