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10.08.2017 | Energiespeicher | Im Fokus | Onlineartikel

Wärme mit Salz dreimal effizienter als mit Wasser speichern

Autor:
Frank Urbansky

Warmwasser wird meist in Pufferspeichern auf Wasserbasis vorgehalten. Eine Salzlösung arbeitet deutlich effizienter. Die aufnehmbare Wärmemenge kann bei gleichem Volumen das Dreifache betragen.

Salzspeicher für Solarthermie sind keineswegs eine neue Entwicklung. „Für die Überbrückung der Nachtzeit bei Solaranlagen sind Salzspeicher entwickelt worden. Hier wird die überschüssige Sonnenenergie während der Mittagszeit verwendet, um eine Salzlösung aufzuheizen und dabei zu schmelzen. Während der Nachtzeit liefert dann die Wärmeenergie der heißen Salzlösung und die Schmelzwärme beim Erstarrungspunkt die nötige Energie“, erklärt Springer Spektrum-Wolfgang Demtröder die Entstehung der Salzspeicher auf Seite 324 seines Buchkapitels Wärmelehre

Empfehlung der Redaktion

2015 | OriginalPaper | Buchkapitel

Wärmelehre

Die uns heute fast selbstverständlich erscheinende Erkenntnis, dass Wärmeenergie eine Form mechanisch erklärbarer Energie darstellt und dass mechanische Energie in Wärmeenergie umgewandelt werden kann, ist erst etwa 170 Jahre alt. Der Arzt Juliu


Von einigen Herstellern in Deutschland wurde dieses Prinzip abgewandelt für normale Pufferspeicher, die an herkömmliche Heizungen angeschlossen werden können.

Kein Kochsalz

Denn besondere, komplexe Salzverbindungen (unser herkömmliches Kochsalz als Natriumchlorid zählt eher nicht dazu) haben einen Vorteil. Bei Wärmezuführung gehen sie in eine Schmelze über und geben beim Abkühlen etwa ein Drittel dieser Energie wieder ab. Das Prinzip ist von Handwärmekissen bekannt, bei denen dieser Prozess mittels eines Klicks auf eine Metallplatte ausgelöst wird. Es handelt sich also um ein rein physikalisches und kein chemisches Phänomen.

Die Umwandlung in einem salzbasierten Warmwasserspeicher bedarf einer Kontrolle in allen Phasen. Wenn die mittels einer intelligenten Steuerung funktioniert, kann der Salzspeicher so die dreifache Energiemenge eines herkömmlichen Wasserspeichers aufnehmen. Zwei Drittel davon sind zudem wärmeverlustfrei, da sie langfristig in der Schmelze gespeichert sind. Je nach Auslegung stehen sie ein Temperaturniveau von 58 Grad Celsius zur Verfügung. Das reicht aus für die Warmwasserbereitung im Haushalt.

Den Vorteil kann man auf zweierlei Arten ausnutzen: Entweder hat man mehr Platz, weil der Speicher kleiner ausfällt. Oder man kann ohne weiteres eine weitere Wärmequelle, etwa Solarthermie, einbinden, falls man das noch nicht hat.

In kleinen Anwendungen erprobt

Der Salzspeicher ist bereits bei kleinen Anwendungen erprobt. In einem KfW-70-Haus in Sachsen werden 140 Quadratmeter Wohnfläche beheizt und mit 200 Liter Warmwasser täglich versorgt. Dieser Bedarf wird via Solarthermie und daran gekoppelte Eis- sowie Salzspeicher zu 97,5 Prozent abgedeckt. Lediglich an neun Tagen jährlich wird eine Zusatzheizung benötigt.

Ein weiterer Vorteil ist die relativ lange autarke Wärmeversorgung durch die hohe gespeicherte Wärmemenge. Das prädestiniert die Salzspeicher für autarke Lösungen, etwa in abgelegenen Gegenden oder solchen mit nur sporadischer Wärmeversorgung. Und: Durch den Entzug der Kühlenergie kann diese auch für Klimatisierungslösungen genutzt werden.

Die Salzspeicher kommen ob dieser Vorteile auch bei großen thermischen Solarkraftwerken zum Einsatz. "Verwendete Stoffe sind Nitratsalze oder Salzschmelzen. Da Salze eine höhere Wärmeleitfähigkeit als Öle haben und zudem in einem höheren Temperaturbereich eingesetzt werden können, erlauben sie einen flexibleren Anlagenbetrieb. Die verwendbaren Mineral-, Synthetik- oder Silikonöle eignen sich nur für die thermische Kurzzeitspeicherung. Für die Speicherung größerer Energiemengen würden viele teure Drucktanks benötigt, deren Herstellung und Betrieb derzeit nur in kleinem Maßstab existieren", beschreibt Springer Vieweg-Autor Ingo Stadler in seinem Buchkapitel Thermische Energiespeicher auf Seite 595 die klaren wirtschaftlichen Vorteile der Salzspeicher. 

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Quelle:
Thermodynamik der Kälteanlagen und Wärmepumpen

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Handbuch Regenerative Energietechnik

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