Thermische Batterie als Alternative zu Erdgas?

Im Fieldlab „Green Village“ wird unter Realbedingungen an der Warmwasser- und Heizwärmeversorgung ohne den Einsatz fossiler Energieträger geforscht.

Aalberts hydronic flow control ist hier in einem Gebäude aktiv und prüft dort verschiedene Alternativen zu Erdgas auf Herz und Nieren. Den Anfang machte die thermische Batterie „FlexTherm Eco“ von Flamco. Das Ergebnis: praxistauglich.

Im „Green Village“ der TU Delft befindet sich mit dem „DreamHûs“ ein Nachbau eines Einfamilienhauses mit Standard aus den 1970er Jahren. Das moderat gedämmte Haus erfüllt die Anforderungen der Energieklasse B und ist während des Versuchszeitraums bewohnt. So lassen sich die klimafreundlichen Energieträger unter realistischen Bedingungen testen. Mitte 2020 begann man im „DreamHûs“ unter Beteiligung des Unternehmenszusammenschlusses Aalberts hydronic flow control, dem Flamco zugehörig ist, drei mögliche Erdgas-Alternativen über den Zeitraum von jeweils einem Jahr zu prüfen. Den Anfang machte „FlexTherm Eco“, eine thermische Batterie aus der Entwicklung von Flamco.

Batterielösung erstmals auch zum Heizen erfolgreich erprobt

Der „FlexTherm Eco“ ist eine ultra-kompakte thermische Batterie, die Strom direkt in Wärme umwandelt. Diese wird gespeichert und bei Bedarf abgegeben. Während das Gerät in den Niederlanden bereits seit einiger Zeit an verschiedenen Standorten zur Warmwassererzeugung angewendet wird, kam es im „DreamHûs“ erstmalig auch für das Heizen zum Einsatz. Dafür sind drei Stationen (zwei des Typs „6E“ und eine des Typs „3E“) in Reihe geschaltet. „Damit bieten wir eine große Wärmeleistung mit einem relativ einfachen Anschluss, bei dem keine zusätzliche Gruppe im Zählerkasten benötigt wird“, erklärt Ben Mureau, Projektleiter und Director Innovation bei Aalberts hydronic flow control.

Jede Einheit enthält zwei Wärmeübertrager, wovon einer für das Brauchwasser oder die Heizung verwendet werden kann. Der zweite Wärmeübertrager erlaubt den Anschluss an eine Wärmepumpe oder eine Photovoltaik-Anlage. Das Volumen der drei Batterien ist vergleichbar mit dem eines gasbefeuerten Kessels. „Weil der »FlexTherm Eco« im Gegensatz zu einem konventionellen Heizkessel jedoch wartungsfrei ist, wird die zusätzliche Investition über die Zeit wieder reingeholt“, so Ben Mureau. Die Vorlauftemperatur während des Testlaufs betrug lediglich 60 °C. Da die Heizkörper, die dem Standard der 1970er Jahre entsprechen, allerdings für eine Temperatur von 90 °C ausgelegt sind, wurde im Wohnzimmer des Hauses eine Booster-Einheit installiert. Auf diese Weise konnten ein gleichmäßiges Aufheizen der Radiatoren und ein entsprechend hoher Wärmekomfort sichergestellt werden. Des Weiteren lieferten die drei Batterien jeweils 13 Liter Warmwasser pro Minute, was einer Abgabekapazität von mindestens 170 Litern warmen Duschwassers entspricht. Für die Bewohner waren somit unter Verwendung der Thermobatterien im täglichen Leben keine Komforteinbußen spürbar.
!PAGEBREAK()PAGEBREAK!

Gute Grundlage für eine nachhaltige Energieversorgung

„Der Versuch im »DreamHûs« beweist das beeindruckende Potential des »FlexTherm Eco«“, resümiert Ben Mureau. „Mit den thermischen Batterien schaffen Wohnungsbaugesellschaften und private Hauseigentümer eine gute Grundlage für eine nachhaltige Energieversorgung. Sie können dieses Potential noch weiter ausschöpfen, wenn sie die Geräte mit einer Wärmepumpe oder Photovoltaik-Anlage kombinieren.“, ergänzt der Projektleiter.

Im Sommer 2021 endete die erste Versuchsphase und die zweite begann. Während dieser wird derzeit, erstmalig auf dem europäischen Festland, das Haus an ein örtliches Wasserstoffnetz angeschlossen. Auch diese Erdgasalternative erweist sich als vielversprechend: „In den Niederlanden ist das Aus für Erdgas zum Jahr 2050 bereits beschlossene Sache, die Ergebnisse haben aber auch für den deutschen Markt große Relevanz und eine Vorreiterfunktion. Aus Erfahrung wissen wir, dass sich ältere Gebäude nicht immer auf eine Wärmepumpen-Nutzung umrüsten lassen. Wir brauchen weitere, praxistaugliche Alternativen. Und wir haben mehrere geprüfte und erwiesen sichere Optionen, um erdgaslos zu heizen und Warmwasser zu bereiten“, schließt Ben Mureau. Im Herbst 2022 wird die dritte Versuchsphase beginnen. Dann wird im „Green Village“ ein Wärmeverteilsystem mit Fernwärme getestet. Dabei steht die Fragestellung im Fokus, wie man auch mit niedrigen Vorlauftemperaturen von 40 bis 50 °C zuverlässig (d.h. legionellenfrei) Trink- und Brauchwasser bereitstellen kann.

Wie funktioniert der „FlexTherm Eco“ von Flamco?

Die äußerst kompakte und effiziente Thermobatterie funktioniert auf Basis der Wärmespeicherung in einem sogenannten Phasenwechselmaterial (Phase Change Material, kurz PCM). Dieses reagiert auf Temperaturwechsel, indem es schmilzt oder kristallisiert und dabei entsprechend Energie absorbiert oder abgibt. Der „FlexTherm Eco“ enthält anorganisches Salz als PCM. Dieses wird mittels einer elektrischen Spule auf 70 °C erhitzt. Bei dieser Temperatur ist das Salz vollkommen flüssig. Wird warmes Wasser benötigt, kühlt das Salz ab und gibt dabei zur Warmwasserversorgung Wärme an den mit Wasser gefüllten Wärmeübertrager ab. Die Batterien verfügen über das Energielabel A+ (für Stillstandverluste) und sind in unterschiedlichen Dimensionen erhältlich.