Funktionsprinzip des Geo-HEP-Saisonalspeichers
Der Geo-HEP-Saisonalspeicher wird als eigenständiges thermisches Speichersystem entwickelt. Im Unterschied zum Hochleistungsenergiepfahl steht hier nicht der laufende Wärmeaustausch mit dem umgebenden Untergrund im Vordergrund, sondern die gezielte Speicherung thermischer Energie über längere Zeiträume.
Die Entwicklungsunterlagen zeigen vertikale, mit Wasser gefüllte Speichereinheiten, die unterirdisch eingebracht und zu einem Speicherfeld verbunden werden können.
Wasser als thermisches Speichermedium
Das Wasser innerhalb der Speichereinheiten nimmt Wärme oder Kälte auf und stellt damit das zentrale thermische Speichermedium dar.
Je nach Beladezustand kann innerhalb eines Speichers ein Temperaturprofil entstehen: wärmere Bereiche liegen aufgrund der geringeren Dichte des warmen Wassers im oberen Speicherbereich, kühlere Bereiche weiter unten.
Diese natürliche Schichtung soll durch die hydraulische Be- und Entladung unterstützt und möglichst erhalten werden.
Schichtenladesystem für unterschiedliche Temperaturniveaus
Die Präsentation sieht ein Schichtenladesystem mit Ein- und Auslässen auf unterschiedlichen Höhen vor. Warme Energie soll in einem höheren Speicherbereich eingebracht beziehungsweise entnommen werden, kälteres Wasser in tieferen Bereichen.
Ziel dieses Prinzips ist es, die Durchmischung verschiedener Temperaturniveaus zu reduzieren und damit die nutzbare thermische Qualität der gespeicherten Energie möglichst lange zu erhalten.
Modulares Speicherfeld für unterschiedliche Projektgrößen
Die Entwicklungspräsentation zeigt ein modulares Konzept aus mehreren vertikalen, wassergefüllten Speichern, die zu einem Speicherfeld zusammengefasst werden können.
Dadurch kann die Anzahl der Speicher grundsätzlich an den benötigten Energieinhalt, die verfügbaren Flächen und die Projektbedingungen angepasst werden.
Die dargestellten Maße und Kapazitäten sind derzeit als Auslegungs- beziehungsweise Entwicklungsbeispiel zu verstehen und nicht als allgemein verbindliche Standardwerte.
Wärme auf unterschiedlichen Temperaturniveaus nutzen
Ein zentraler Ansatz der Entwicklung ist die thermische Schichtung innerhalb des Speichers. Unterschiedliche Temperaturniveaus sollen möglichst getrennt erhalten bleiben, damit Wärme oder Kälte bedarfsgerecht ein- und ausgespeichert werden kann.
Damit soll vermieden werden, dass hochwertige Wärme durch unnötige Temperaturvermischung an Nutzwert verliert.
Laden – thermische Energie speichern
Steht überschüssige Wärme zur Verfügung, kann sie in den Speicher eingebracht werden. Quellen können beispielsweise sommerliche Gebäudekühlung, industrielle Prozesse oder Solarthermie sein.
Die thermische Energie erhöht dabei das Temperaturniveau des Speichermediums. Je nach Beladung können einzelne Speicher innerhalb eines Feldes unterschiedliche Ladezustände aufweisen.
Entladen – gespeicherte Energie wieder nutzen
Wird Wärme benötigt, kann die gespeicherte Energie wieder aus dem Saisonalspeicher entnommen und einem Gebäude oder technischen Prozess zur Verfügung gestellt werden.
Ob die gespeicherte Wärme direkt genutzt werden kann, hängt vom Temperaturniveau des Speichers und vom Wärmebedarf des angeschlossenen Systems ab. Reicht das Temperaturniveau nicht aus, kann eine Wärmepumpe die vorhandene Wärme auf das benötigte Niveau anheben.
Einzelne Speicher zu einem Speicherfeld kombinieren
Für größere Speichermengen sieht die Entwicklungspräsentation vor, mehrere Speichereinheiten zu einem Feld zusammenzufassen.
Die Speicher werden über Leitungen im Kopfbereich hydraulisch verbunden. Anzahl, Anordnung und Dimensionierung des Felds sollen projektspezifisch an Speicherkapazität, verfügbare Fläche und bauliche beziehungsweise geotechnische Bedingungen angepasst werden.
Abgrenzung zum Hochleistungsenergiepfahl
| Hochleistungsenergiepfahl | Saisonalspeicher |
Hauptfunktion | Wärmeaustausch mit dem Untergrund und kurzfristige Lastpufferung | Gezielte längerfristige / saisonale Speicherung |
Speichermedium | Integrierte Wassermasse als thermischer Puffer | Wasser als gezielt beladenes und entladenes Speichermedium |
Untergrund | Aktiver Teil des Wärmeaustauschs | Standort der Speichereinheiten; Speicherverluste sollen gering gehalten werden |
Zeithorizont | Laufender Anlagenbetrieb / Lastspitzen | Zeitliche Verschiebung von Wärme und Kälte |
Ist ein Saisonalspeicher für Ihr Projekt geeignet?
Ob der Geo-HEP-Hochleistungsenergiepfahl für eine Produktionsanlage, ein Gebäude, ein Rechenzentrum oder die Modernisierung eines bestehenden Kühl- und Heizsystems geeignet ist, lässt sich anhand weniger zentraler Projekt- und Standortdaten zunächst bewerten.
Lassen Sie die technischen und wirtschaftlichen Möglichkeiten für Ihr Projekt prüfen.