ich habe letztens auf einer StartUp-Messe ein Konzept eines thermischen Energiespeichers entdeckt, von dem ich Euch erzählen möchte. Ist wohl noch in der Entwicklungsphase. Ein Musterhaus, das schon damit beheizt würde, scheint's zur Stunde noch nicht zu geben. Die Idee ist, PV-Stromüberschuss im Sommer thermisch zu speichern und im Winter damit die Hütte warm zu halten. Grobe Eckpunkte sind folgende:
Das Konzept eignet sich v.a. für Neubauten. Das Haus sollte unter 10.000 kWh Jahreswärmebedarf haben, eine ordentliche PV-Anlage so um die 10 kWp haben, und die Raumaufteilung muss um den Speicher herum entworfen werden, denn der steht etwa mittig im Erdgeschoss.
Es gibt keine wassergeführte Heizung im Haus - keine Fußbodenheizung, keine Heizkörper.
Man stellt sich in die Mitte des Erdgeschosses im Wesentlichen einen 20 Tonnen schweren Keramikblock, ca. 7,5 qm Grundfläche und raumhoch, in dem elektrische Heizstäbe stecken. Maximaltemperatur ist etwa 600°C, also weit jenseits dessen, was mit Wasser als Speichermedium ginge (wenngleich Wasser natürlich mehr spezifische Wärmekapazität hätte). Erwärmt wird der Block mit PV-Strom, der COP liegt natürlich bei 1 (Heizstab, rein Ohm'sch). Bei 550 Grad Speicher-Temperaturhub (600°C → 50°C) sollte der etwa 3.000 kWh thermisch einspeichern können.
Angedachte Ladeleistung ist 11 kW (3-phasig 16A).
Der Speicher sitzt in einer innen verspiegelten Vakuumkammer, die wiederum eingemauert wird. Die Wärmeübertragung an die umliegenden Räume erfolgt wie bei einem alten Kachelofen, einfach durch die warmen Oberflächen des Speichers.
Wie viel Wärme der Speicher abgibt, regelt man über den Druck in der Vakuumkammer. Komplett evakuiert isoliert das Vakuum sehr gut (Aufladephase im Sommer). Will man Wärme entnehmen, regelt man die Heizleistung durch Erhöhung des Drucks in der Kammer. Je mehr Luft man einlässt, desto mehr Wärmeübertragung hat man. Es gibt Vakuumpumpe und Belüftungsventil, über die man die Heizleistung regelt.
Die "Selbstentladung" des Speichers soll bei maximalem Vakuum um die 200 Watt liegen. Es gehen also bei maximaler Speichertemperatur so um die 5 kWh pro Tag "flöten". Bei 3.000 kWh Kapazität sollte das verkraftbar sein. Allerdings heizen diese 200 W dann auch im Sommer in den Raum, so dass man nicht zu früh im Sommer mit dem Beladen beginnen sollte, oder eine Split-Klimaanlage zum Gegenkühlen am Start haben sollte. Im Sommer kommt dafür ja genug Power vom Dach.
Die Idee ist, dass man ab etwa Juli mit der Beladung des Speichers beginnt und bis zum Beginn der Heizsaison (ca. Oktober) die 3.000 kWh eingespeichert hat. Man regelt dabei auf PV-Nulleinspeisung und verbrät jeden PV-Überschuss in den Heizstäben des Speichers, statt ihn ins Netz zu speisen.
Während der Heizperiode entnimmt man die benötigte Wärme aus dem Speicher, lädt aber mit jeder überschüssigen Kilowattstunde PV-Ertrag mit den Heizstäben den Speicher gleichzeitig nach. So sollte man mit den 3.000 kWh Kapazität über den Winter kommen.
Wie man sich die Brauchwassererwärmung vorstellt, weiß ich nicht, evtl. ist dafür eine separate Brauchwasserwärmepumpe angedacht. Von einer Wärmeauskopplung aus dem Speicher für das Brauchwasser habe ich jedenfalls nichts gehört.
Kosten: Angedacht sind so um die 30.000€, also der übliche Preis einer Wärmepumpe. Nachdem man keine Heizkörper und Fußbodenheizung mehr braucht, spart man sich im Neubau viel an Verrohrung. Könnte also preislich wohl mit einer Wärmepumpe mithalten.
Letztlich wird hier das altbekannte Prinzip des Nachtspeicherofens "in Groß" gebaut, wo man wohl auch bis 650°C Speichertemperatur hatte. Das hier wird nun quasi ein "Jahresspeicherofen". In dem Sinne also total simple und Jahrzehnte alte Technik, ohne bewegte Teile und ohne Wasserkreisläufe. Nur das mit der Vakuumkammer kommt neu hinzu.
Falls das so funktionieren sollte, wäre das eine geniale Lösung für Heizenergie-Autarkie. Insbesondere inselfähig, und jeder Dunkelflaute trotzend.
Bedenken hätte ich in Sachen Brandschutz (ein 600°C heißer, dunkelrot glühender 20-Tonnen-Block ist bei Versagen der Wärmeisolierung ein gigantischer "Zigarettenanzünder"), der wärmegedämmten Füße des Keramikblocks (muss 20 Tonnen tragen, 600°C aushalten und extrem gut isolieren) und der Wärmeverteilung (man kann nicht regeln, welcher angrenzende Raum wie viel Wärme bekommt).
Die Start-Up Firma, die diesen Speicher bauen möchte, hat eine Webseite. Die möchte ich Euch zum Schluss noch verraten. Dort steht aber deutlich weniger an Details als hier. Obige Info habe ich sinngemäß am Messestand aus den Leuten "herausgekitzelt".
Hoch riskant und wird sich nie auch nur ansatzweise durchsetzen.
Wenn die Wärmedämmung defekt wird könnte es den Bewährungsstahl in der Fundamentplatte und an der Decke beschädigen, somit wirtschaftlicher Totalschaden vom ganzen Haus. Von Brand rede ich erst gar nicht.
Bei Defekten stehen hier massivste Schäden im Raum, noch dazu mit Bankschulden wo kein Spielraum ist und die totale wirtschaftliche Vernichtung droht. Niemals würde ich auch nur eine Sekunde an die Umsetzung von so einem Projekt denken.
Erdbeben?
Hochwertiger Neubau braucht heute nur mehr wenig Heizenergie da kann man mit einer PV Anlage schon einiges erreichen, nebenbei in der hellen Jahreszeit noch PKW aufladen.
Die besten Erdwärmepumpen sind schon ein sehr mächtiges Werkzeug in Verbindung mit Akku und PV. Als Redundanz Stromaggregat und Holzheizung.
Es kann nur gut sein, wenn viele verschiedene Modelle der Wärmespeicherung entwickelt werden.
Ich lade z.B. im Spätsommer die Innenwandfundamente meines Altbaus mit hunderten kWh Wärme auf. Mal sehen wie lange es im Spätherbst hilft.
Wobei ich stark der Meinung bin, das eine leichte Weiterentwicklung der alten Nachtspeicherheizungen schon viel bringen würde. Ich habe sowas jahrelang verbaut und auch bei mir selber betrieben.
Das Problem ist die dünne Isolierung und somit erwünschte Selbstentladung. Bei PV-Strom Speicherung wäre ein viel stärkere Isolierung und somit mehrere tage Speicherung wünschenswert.
Ich traue mich aber nicht, vorhandene NSH nachträglich sehr stark zu isolieren, da sie technisch einfach nicht für so eine hohe Hitze über mehrere Tage ausgelegt sind.
Bei einer fetten Insel mit > 30 kWp fallen eben auch im Kernwinter, an einem sonnigen Tag, schnell mal hundert kWh Überschuß an, für die eine NSH deutlich billiger wären als zusätzliche 100 kWh Akkus zu 10k€.
Sehr interessante Idee. Schade, dass es sich nicht für Altbauten eignet.
Für Altbauten wäre eine ähnliche Lösung prinzipiell möglich, allerdings mit ein paar unterschieden:
30 kWp
große Saisonspeicher auf Wasserbasis
Das Straßennetz dient als Fernwärmenetz. Warmes Wasser per Tankwagen.
60kWh Batterie (gerne EAuto)
So könnte man Wärme und Strom komplett selbst produzieren.
Für unter 20.000€. Keine Sanierung. Keine Wärmepumpe. Man muss das Haus nicht um den Speicher bauen.
Wenn die Wärmedämmung defekt wird könnte es den Bewährungsstahl in der Fundamentplatte und an der Decke beschädigen, somit wirtschaftlicher Totalschaden vom ganzen Haus
Guter Einwand. War glaube ich der Grund, warum die Twin Tower eingestürzt sind.
Spontan würde ich sagen, oben und unten Wasser. Dann kann die Temperatur nicht über 100°C steigen. Unten natürlich in Röhren. Dann hätte man unten eine Kühlung zum Schutz des Fundaments.
Dein Neubau Einwand ist wohl garnierender. Man löst Probleme, wo sie am geringsten sind
Normalerweise, wenn mitten im Winter ein größerer Schaden ensteht, ist das sehr ärgerlich, da es kalt wird. Man muss dann mit Heizlüftern heizen, bis ein Installateur das Gerät repariert, oder ausgetauscht hat.
Hier jedoch, falls das Vakuum nicht mehr hält, überhitzt statt dessen das Haus, wird womöglich sogar irreperabel beschädigt. Und der Installateur? Muß der dann im Asbestanzug anrücken um das Gerät zu reparieren?
Erinnert ein bischen an havarierte Atomreaktoren, die noch jahrelang aktiv gekühlt werden müssen...
Wenn das Haus mit etwa 3000-4000 kWh über den Winter kommt und entsprechend so maximal 2.5 kW Heizlast hat, was etwa unserem RMH entspricht, dann gibts da keine Kernschmelze, wenn da mal im Sommer das Vakkuum einbrechen sollte. Gehe mal von aus, dass da nicht mehr abgeleitet wird, als man etwa im tiefsten Winter braucht. Kieselgur (zumindest bei Vakkuumdämmplatten üblich) dämmt ja auch im belüfteten Zustand.
Aber wenn das Haus nur 4000kWh Wärme benötigt, dann sind solche Lösungen Perlen vor die Säue.
Von Neubauten brauchen wir eigentlich gar nicht sprechen. Beim Neubau wäre es besser so gut zu dämmen, dass das nicht nötig wäre. Und dämmen, lieber nen 50er Ziegel benutzen, dann fällt auch kein Dämmmist an. Was dann an Wärmebedarf übrig bleibt, das erzeugt man in den Übergangsmonaten mit einer KWL mit integrierter LLWP. Das wäre das idealste, und diesen Bedarf deckt man locker mit einer PV-Anlage. Im Kernwinter würde das zu wenig, da kann man dann überlegen wofür man sich für den Restbedarf entscheidet.
Lese ich das ganz oben sehe ich folgendes:
“Das Konzept eignet sich v.a. für Neubauten. Das Haus sollte unter 10.000 kWh Jahreswärmebedarf haben,”
“Bei 550 Grad Speicher-Temperaturhub (600°C → 50°C) sollte der etwa 3.000 kWh thermisch einspeichern können.”
Und nun? Ich dachte es ginge um 10 000kWh Wärme. Jetzt sind es 3000kWh Wärme. Erscheint mir unausgegoren.
“Die "Selbstentladung" des Speichers soll bei maximalem Vakuum um die 200 Watt liegen. Es gehen also bei maximaler Speichertemperatur so um die 5 kWh pro Tag "flöten". Bei 3.000 kWh Kapazität sollte das verkraftbar sein”
Ja, und ca. 90 Tage steht das Ding nur rum und die Wärme wird nicht gebraucht. Gehen also alleine schon 450kWh von den 3000kWh flöten. Dann noch 90 Tage im Frühjahr wo er nicht mehr gebraucht wird, aber dann wird er leer sein. Bedeutet, man hat nur noch 2550kWh Wärme im Winter zur Verfügung.
Bis Oktober gibts öfters noch Sonne. Und ab Februar auch immer mal wieder. Sind also nur 3 Monate, wo fast nichts vom Himmel kommt bzw. wo man diesen PV-Anteil lieber für Hausstrom verbraucht.
Nur auf Vakuum-Dämmung würde ich mich da auch nicht verlassen wollen. Erinnert mich auch an diese ganze Atomkraftprobleme. Man ist total abhängig von funktionierender Elektrik und laufenden Vakuumpumpen. Es dürfte aber recht einfach sein, zusätzlich feuerfeste Dämmungen drumherumzubauen, so dass ohne Vakuum nur eine definierte Menge Wärme in die Räume kommt, die unkritisch ist. Das Thema sollte man in den Griff bekommen.
Interessanter Nebeneffekt: Wenn Stromausfall ist und alle frieren, hat mans bei sich wohlig warm.
muss man vielleicht differenzierter betrachten. Dass 7000 kWh an einem Tag nachgeladen werden, ist unwahrscheinlich, dass es im März/April, die auch zu den 10.000kWh beitragen, solare Überschüsse gibt, halte ich nicht für vollkommen ausgeschlossen.
Dass man die auch noch für andere Sachen braucht, steht auf einem anderen Blatt.
Für die Übergangszeit kann man aber anderweitig die Effizienz mit LLWP erhöhen. Dann bekommt man aus 500W el. ca. 3000W th. heraus für das Haus. Bei 3000kWh Wärmebedarf kann man damit vielleicht 750kWh erzeugen. Es bleibt der Hauptanteil in Zeiten, in denen nichts oder nur zu wenig herunterkommt. Dafür lohnt sowas für 30 000€ eher nicht.
wozu? hat doch schon jeder vorm haus
grabt doch einen sole kollektor 2m tief in die erde.
eine sole wp arbeitet dann im winter mit einem cop von 5 (wenn das haus gedämmt ist und fbh hat)
kühlen kann die auch gleich und einfrieren/abtauen gehört der vergangenheit an.
alles mit pv vollmachen minimum 25kwp so hat man ne autarke heizung und strom für ein normales gedämmtes efh.
alles heute schon möglich, nur machen muss man es.
Der Punkt ist der, dass man den gesamten Heizwärmebedarf für die Heizsaison (sagen wir mal 1. Oktober bis 31. März) nicht am 1. Oktober komplett im Speicher haben muss. Auch in der Zeit Oktober-März liefert eine PV-Anlage Erträge, wenn auch nicht so viel wie in den Sommermonaten. Was während der Heizsaison vom Dach kommt (und nicht anderweitig im Haus verbraucht wird), kann man direkt in die Heizung stecken.
In der Kombination ‘Gut gedämmtes Haus + große PV + Wärmepumpe’ kann man sich auch ganz konventionell fast ohne Netzbezug durch die Monate Oktober und März “hindurchheizen”. Dazwischen wird’s schwierig, vor allem der Dezember ist eine harte Nuss (kalter Wintermonat und kürzeste Tage, im dümmsten Fall auch noch Schnee auf den PV-Modulen). Auch mit extremen Batteriespeichern von 100 kWh schafft man im Dezember keine Autarkie.
Wenn man dagegen tausende kWh (ggf. thermische kWh) speichern kann, ist das Ziel der Autarkie in Reichweite. Man müsste anhand von monatsaufgelösten PV-Ertragswerten mal ausrechnen, in welcher Konstellation das klappt. Zugegeben, bei genau 10.000 kWh Jahresbedarf (ich schrieb ja auch “unter”) und einer 10 kWp PV-Anlage wird es nicht gehen, denn die bringt es gerade auf etwa 10.000 kWh Jahresertrag. Aber irgendwo um 7.000 kWh thermischer Bedarf und einer 20 kWp-Anlage könnten 3.000 kWh Speicherkapazität dann reichen. Die restlichen 4.000 kWh muss man dann während der Heizsaison vom Dach “ernten”.
Wie viel Batteriespeicher braucht man dabei, um über den Dezember zu kommen?
Ein COP von 5 ist zwar schon eine Ansage, aber wenn die Hütte 2.500 kWh thermisch im Dezember braucht, sind das 500 kWh elektrisch. Die muss man im Dezember erst mal von Dach kriegen. Da kann es leider Durststrecken geben, wo mal 2 Wochen lang fast gar nichts kommt.
ich hab mit einer 12kwp pv 6,5kwh am tag im schnitt bei einer 14tägigen dunkelflaute
bei entsprechend sparsamen ww verbrauch und nicht täglich wäsche waschen innerhalb dieser 2 wochen kann man ein gut gedämmtes standard efh mit sole wp und 25kwp pv autark durch den winter bringen.
strom speicher wird mindestens 120kwh benötigt
Ich weiß ehrlich gesagt nicht genau, wie deren Vakuumisolierung aufgebaut ist. Ob einfach der ganze Speicher in einer einwandigen Vakuumkammer steht, wie ich es oben beschrieben habe, oder vielleicht eine doppelwandige Vakuumdämmung (a la Thermoskanne) darum herum ist, oder aber es sich um eine doppelwandige Struktur mit Feststofffüllung (wie eben Kieselgur) handelt, konnte ich am Messestand nicht aus den Leuten herauskitzeln. Angeblich haben sie eine Patentanmeldung eingereicht, aber ob deren Offenlegung schon erfolgt ist, weiß ich nicht. Man müsste ggf. mal in den Patentdatenbanken blättern (DepatisNet vom DPMA, Espacenet vom EPO), bin da leider noch nicht dazugekommen.
Vielen Dank! Spannendes System. Ich habe selber ein bischen nach aktuellen (neuen) Nachtspeichern gesucht und wegen der Kosten gleich wieder den Gedanken verworfen.
Habe auf der website geschaut und kein Kalkulationsbespiel gefunden. Wir haben unsere Heizenergie-Kosten von ca 2.000 Euro auf ca 500 Euro jährlichen Zukauf von Strom reduziert. Kapitalkosten und Abschreibung auf die PV-Anlage nicht mitgerechnet. Habe keine Batterie.
Für mich kommt es “intuitiv” nicht in Frage im “jetzt” 30.000 eur weniger auf dem Konto zu haben, um dann 20, 30 oder 40 Jahre lang weniger zu haben und dann irgenwann auf Null zu kommen um dann irgenwann ein paar hundert nach jedem Winter mehr auf dem Konto zu haben.
Stell Dir das ganze Mal bildlich vor. Jemand kommt und sagt zu mir: gib mir mal 30.000 Euro. Die bekommst du dann jedes Jahr ein paar hundert Euro wieder um dann irgenwann wenn du in Rente gehst ein paar hundert Euro mehr jeden Frühling zu haben.
Wenn der Kunde dieses Systems, der seinen Neubau nicht bar bezahlt, sondern finanziert, dann müsste er sogar noch die Kreditzinsen gegen die paar hundert Euro jährliche Ersparnisse gegen rechnen.
Vermutlich nur mit massiver staatlichen Zuschüssen machbar. Also ein anderer zahlt es. Auf Kosten anderer wichtiger staatlichen Aufgaben.
Dann gibt es natürlich die ökologischen Aspekte. Kann ich jetzt so auf die Schnelle nicht einschätzen. Aber ich denke, dass Deutschland derzeit andere Aufgaben hat. Und der ökologische Hebel an anderer Stelle durchaus größer ist.
Habe z.b. gestern gehört: wenn Schweden wieder auf den Fleischkonsum der 90er Jahre runter gehen würde, entspricht dass einer CO2-Einsparung von 10% der fosilen PKW Emissionen.
