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Innovation für Wärmespeicher : Eine Kugel heiß bitte

  • -Aktualisiert am

Macht’s mollig: Zeolith Bild: Fraunhofer Institut

Wie lässt sich die Wärme des Sommers am besten bis zum Winter speichern? Forscher des Fraunhofer Instituts nutzen beschichtete Zeolithkügelchen. Sie sollen Energie praktisch verlustfrei über lange Zeit halten können.

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          Sommerliche Wärme in den Winter hinüberretten, sodass Heizen und warmes Wasser weniger oder gar nichts kosten: Das ist ein Traum, der bald in Erfüllung gehen kann. Forscher am Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik (FEP) haben ein Verfahren entwickelt, mit dem sich Wärmeenergie in kaltem Zustand speichern lässt. So lässt sie sich beliebig lange lagern, ohne über die Zeit auch nur ein bisschen von ihrem Energiegehalt zu verlieren.

          Heidrun Klostermann, Projektleiterin am FEP, und ihr Team setzen Kügelchen aus Zeolith mit einem Durchmesser von fünf Millimetern ein, die mit einer hauchdünnen Aluminiumschicht überzogen sind. Diese Schicht sorgt dafür, dass die solare Wärme ebenso wie industrielle Abwärme in die tiefsten Schichten der Schüttung gelangt. Bisher lassen sich nur jene Kügelchen erwärmen, die direkt mit der Energiequelle in Berührung kommen, weil Zeolithe extrem schlechte Wärmeleiter sind. Das Aluminium wirkt diesem Manko entgegen.

          Im ersten Anlauf konnte das Team die Wärmeleitfähigkeit bereits verdoppeln. Das reicht Klostermann allerdings noch lange nicht. „Wir streben eine Steigerung um den Faktor fünf bis zehn an“, so die Teamleiterin. Zeolithe sind für die Langzeitspeicherung von Wärme nicht nur deshalb attraktiv, weil sie praktisch keine Energie verlieren. Pro Volumeneinheit speichern sie auch bis zu fünfmal so viel Wärme wie heißes Wasser, selbst wenn es in einem gut isolierten Tank aufbewahrt wird, wo es dennoch Wärme an seine Umgebung verliert.

          Um Hunderttausende Kügelchen gleichmäßig mit Aluminium zu beschichten, entwickelten die Forscher des FEP eigens eine Spezialanlage.
          Um Hunderttausende Kügelchen gleichmäßig mit Aluminium zu beschichten, entwickelten die Forscher des FEP eigens eine Spezialanlage. : Bild: Fraunhofer Institut

          Zeolithe sind hochporöse Keramiken mit einer ungeheuer großen inneren Oberfläche. Sie ziehen Wasser an und lagern es in ihrem Inneren. Beim Aufladen werden die Kügelchen erhitzt, sodass das Wasser verdunstet. Das geschieht in einem Wärmetauscher, in den nach dem Abkühlen zunächst keine Feuchtigkeit eindringen darf. Erst zu Beginn der Heizperiode ändert sich das. Dann wird gezielt Wasser eingelassen, das die Kügelchen in der Folge aufsaugen wie Schwämme. Bei diesem Prozess werden sie heiß und geben diese Wärme wiederum an einen Wasserkreislauf ab, der das Haus oder ein Büro heizt und warmes Wasser bereitstellen kann.

          Bisher lassen sich nur jene Kügelchen erwärmen, die direkt mit der Energiequelle in Berührung kommen.
          Bisher lassen sich nur jene Kügelchen erwärmen, die direkt mit der Energiequelle in Berührung kommen. : Bild: Fraunhofer Institut

          Um Hunderttausende Kügelchen gleichmäßig mit Aluminium zu beschichten, entwickelten die Forscher des FEP eigens eine Spezialanlage. In ihr verdampft Aluminiumdraht im Vakuum. Dieser Dampf schlägt sich sodann gleichmäßig auf den Kügelchen nieder, die in einer Trommel rotieren, bis die Beschichtung die gewünschte Dicke erreicht hat.

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