Forschungshaus für Solar-Wärmespeicherung

Zentrales Element des Forschungsgebäudes ist ein hocheffizienter thermochemischer Wärmespeicher, der es ermöglicht, die solare Wärme des Sommers zur Beheizung des Gebäudes im Winter zu nutzen. Nach mehrjähriger Entwicklungszeit soll dieses Konzept jetzt erstmals in einem Wohnhaus erprobt werden. Hierzu wurde ein neuartiges Gebäude des Typs „Flying Spaces“ von SchwörerHaus auf dem Uni-Campus in Stuttgart-Vaihingen angeliefert.

„Mit dem neuen Forschungsgebäude an der Universität Stuttgart haben wir die Möglichkeit, ein solares Heizungssystem zu realisieren, mit dem der Heizwärmebedarf eines Gebäudes ganzjährig gedeckt wird“, freuen sich der Leiter des Forschungs- und Testzentrums für Solaranlagen am ITW, Dr. Harald Drück, und Projektleiter Dr. Henner Kerskes.

Sorptionsspeicher aus Zeolith

Während Solarenergie beim Strom in aller Mund ist, fristet sie bei der Bereitstellung von Wärme noch ein Schattendasein. Ein Grund dafür liegt darin, dass die an Sonnentagen gewonnene Wärme für Kälteperioden gespeichert werden muss. Bisher geschieht dies in Wasserspeichern, die aber sehr viel Platz beanspruchen. Das im Projekt „Solspaces“ verfolgte Heizungskonzept basiert dagegen auf einer thermischen Solaranlage in Verbindung mit einem Sorptionswärmespeicher. Diese Technologie zeichnet sich um eine gegenüber Wasser drei bis viermal höhere Energiedichte aus und erlaubt eine kompakte und nahezu verlustfreie Wärmespeicherung. Ihr Kernstück ist ein Sorptionsspeicher aus hochporösen Zeolithen, der während der Heizperiode mit der Raumabluft durchströmt wird und die in der Luft enthaltene Feuchtigkeit adsobiert. Dieser Prozess setzt Wärme frei, die zur Beheizung des Gebäudes genutzt wird. Im Sommer kehrt sich das Prinzip um: Nun wird dem mit Feuchtigkeit beladenen Speicher Wärme in Form von heißer Luft aus Solarkollektoren auf dem Gebäudedach zugeführt. Die heiße Luft desorbiert das Speichermaterial. Die im Winter in den Speicher eingetragene Feuchtigkeit wird hierbei ausgetrieben und mit dem Luftstrom aus dem Speicher entfernt. Das dadurch getrocknete Speichermaterial steht so wieder zur Gebäudebeheizung zur Verfügung.

Diese Technik wird nach Abschluss des Aufbaus in das Forschungsgebäude auf dem Gelände des ITW implementiert und experimentell erprobt. Zunächst erfolgt eine detaillierte messtechnische Analyse des Gebäudes mit der bestehenden Heiztechnik. Im Anschluss daran wird das neu entwickelte solare Heizsystem eingebaut und ebenfalls messtechnisch analysiert, so dass die aus diesem System resultierenden Vorteile direkt quantifiziert werden können. Das Projekt „SolSpaces“ wird durch das Bundesumweltministerium (BMU) mit 650.000 € auf drei Jahre gefördert.

Flexibles Gebäudekonzept

Die „Flying Spaces“ der SchwörerHaus wurden für die Tests ausgewählt, da dieser Gebäudetyp aufgrund seiner Dimensionen höchste Ansprüche an die Kompaktheit und Integration des Heizungssystems stellt und andererseits aufgrund seines Verhältnisses von Volumen zu Oberfläche einen spezifischen Wärmebedarf aufweist, der tendenziell auch auf größere Gebäude mit schlechterem Wärmedämmstandard übertragbar ist. Die flexiblen, bis zu 48 m² großen Wohngebäude, die vollständig vorgefertigt, aufgebaut und per LKW angeliefert werden, können mit einer konventionellen Wärmeversorgung bereits heute erworben werden. Entsprechend der Grundidee eines flexiblen und gleichzeitig weitestgehend autarken Wohn- und Gebäudekonzepts soll nun ein ebenso innovatives wie zukunftsweisendes Heizungskonzept entwickelt werden, das eine integrierte und vollständig regenerative Deckung des Wärmebedarfs ermöglicht.

Technische Details des Gebäudes finden Sie unter www.itw.uni-stuttgart.de/forschung/projekte/aktuell/solspaces.html.