Saisonale Speicherung von überschüssiger Solarenergie in Betonblöcken?

Im Sommer werden Betonplatten mit Sonnenenergie aufgeladen.
Im Winter kann die Wärme als Heizwärme genutzt werden.
Dieser Ettringitbeton wurde von Empa-Forschern entwickelt.

Die saisonale Speicherung von überschüssiger Solarenergie ist ein Schlüsselfaktor für die Verbesserung der Energieeffizienz einer dezentralen Energieversorgung von Privathäusern. Darüber hinaus ermöglicht die thermische Wärmespeicherung die Überbrückung von Nachfrage- oder Versorgungslücken und gilt als wichtiges Element zur Erhöhung der Flexibilität zukünftiger erneuerbarer Energieversorgungssysteme.

Als weithin verfügbare, preiswerte Baumaterialien wurden zementartige Materialien für die Wärmespeicherung vorgeschlagen, da sie eine relativ hohe spezifische Wärmekapazität aufweisen. Die saisonale Wärmespeicherung in Beton oder Mörtel wurde bisher ausschließlich durch die Einbindung von Phasenwechselmaterialien (PCM) erreicht.

In diesem Beitrag werden spezielle Zementpasten auf der Basis von hydratisierten Calciumsulfoaluminatzementen (CSA), die große Mengen an Ettringit als Haupthydratphase enthalten, als saisonales Wärmespeichermaterial vorgeschlagen. Durch die Kombination von relativ hoher Speicherkapazität und moderaten Ladetemperaturen (<100 °C) mit mechanischer Leistung und geringen Kosten bieten sie erhebliche Vorteile für die Anwendung in Gebäuden.

Der theoretische Ettringitgehalt von vollständig hydratisierten Mischungen auf der Basis von CSA-OPC-Gips wurde modelliert und auf der Grundlage dieser Ergebnisse wurden die thermischen Eigenschaften einiger Varianten untersucht. Darüber hinaus wurden hygrische Eigenschaften, Mikrostruktur, mechanische und thermophysikalische Eigenschaften abgeleitet.

Es wurden verschiedene Prototypen untersucht, die mit Zementpasten auf CSA-Basis als saisonales Speichermaterial hergestellt wurden, und zwar von kleinen bis hin zu großen Dimensionen. Es werden Konstruktionsdetails sowie Temperatur- und Feuchtigkeitsverteilungen innerhalb eines modularen 6 m3 Ettringit-Wärmespeichers während des Be- und Entladens vorgestellt.

Leider wurde in der Versuchsanlage 2018 dann festgestellt, dass viele der Beton-Heizmodule starke Rissbildung aufwiesen.