Sonnenwärme im Absorber

Umweltfreundliche Energie lässt sich zumeist nur eingeschränkt speichern. Deutsche Forscher entwickeln nun ein Verfahren für Niedrigenergiehäuser, bei dem die Wärme des Sommers für den Winter erhalten bleiben soll.

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Umweltfreundliche Energie lässt sich zumeist nur eingeschränkt speichern. Deutsche Forscher entwickeln nun ein Verfahren für Niedrigenergiehäuser, bei dem die Wärme des Sommers für den Winter erhalten bleiben soll.

Erneuerbare Energieformen wie die Sonnenkraft leiden stets unter dem Problem, dass sie nur zu bestimmten Zeiten in adäquater Menge zur Verfügung stehen. Ist es zu wolkig oder in der Nacht schlicht düster, bricht die Quelle weg. Ähnliches gilt für die verschiedenen Jahreszeiten: Während im Sommer natürliche Wärme im Überfluss zur Verfügung steht und in vielen Regionen der Welt sogar gekühlt werden muss, fehlt sie im Winter. Also drehen die meisten Menschen ihre Heizung auf und verbrauchen fossile Brennstoffe, was den Ausstoß an Klimagasen steigert. Aus diesem Grund arbeiten Forscher fieberhaft an möglichst effizienten Speichermethoden für erneuerbare Energieformen.

Eine interessante neue Methode haben nun Wissenschaftler am Fachgebiet Solar- und Anlagentechnik der Maschinenbau-Fakultät der Uni Kassel vorgestellt: Sogenannte Sorptionsspeicher, mit denen sich Energie verlustfrei lagern und später zum Heizen nutzen lässt. Kernstück des Projekts, das bis zum Jahr 2013 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert wird, ist ein Absorber, in dem zwischen der durchströmenden Raumluft und einer wässrigen Lithiumchlorid-Lösung ein Energieaustausch stattfindet.

Im Sommer lässt die von der Sonne erhitzte Luft Wasser aus der Lösung verdampfen, wodurch deren Konzentration steigt. Umgekehrt setzt die stark wasseranziehende Lösung im Winter Wärme wieder frei, wenn ihre Konzentration durch die Aufnahme von Feuchtigkeit sinkt. Die Anlage speichert die Wärme also indirekt auf chemischem Wege. Energieverluste treten nur bei der Umwandlung der Wärme auf, nicht jedoch bei der anschließenden Lagerung. So könnte man die Solarenergie des Sommers auch im Winter nutzen.

Für beide Vorgänge muss die Flüssigkeit, die in einem Tank lagert, mit Luft in Kontakt kommen. Dafür wird die Lösung in den Absorber gepumpt und auf 50 mit Spezialtextilien überzogene Rahmen getröpfelt wird. Im Winter lässt sich dadurch die Umgebungstemperatur um bis zu 10 Grad erhöhen. Soll umgekehrt im Sommer ein ausreichender Kühleffekt erzielt werden, wird ein vorgeschalteter Verdunstungskühler benötigt - und etwa mehr Salzlösung als im Winter zum Heizen. Der Tank für die Flüssigkeiten ist mit einer Membran ausgestattet, der die verschiedenen Konzentrationen trennt.

Der Sorptionsspeicher wird dieses Jahr in einem ersten Feldversuch als Trocknungsanlage für Obst und Kräuter getestet werden, aktuell existiert sie in einer Laborvariante. In der Serienversion soll das System später in einen Kunststoffbehälter passen, der im Heizraum von Niedrigenergiehäusern stehen kann und an die Zu- und Abluftanlage angeschlossen wird. Ein größeres Testsystem ist zudem als kombinierte Heiz- und Kühlanlage bei einem Unternehmen vorgesehen. Eine Ausgründung der Uni Kassel, die FSAVE Solartechnik, steht zu einer möglichen Kommerzialisierung bereit.

Bis es soweit ist, müssen allerdings noch einige technische Hürden genommen werden. Laut Projektleiter Roland Heinzen, der Diplom-Ingenieur und Doktorand am Fachgebiet Regenerative Prozesswärme der Uni Kassel ist, ähnelt das Verfahren dem Versuch einen einzigen Wassertropfen auf einer ganzen Tischplatte zu verteilen. "Die Entwicklung hat zum Ziel, eine gleichmäßige Verteilung der Salzlösung in einem kompakten Absorber zu erreichen. Dies verhindert auch den Übertrag von Salz an die Abluft, was bei herkömmlichen Anlagen oft nicht zu vermeiden ist." (bsc)