Sonnenwärme länger bunkern

alles ausser Windenergie, wie z.B. Solar oder regenerative Energien,

Re: Sonnenwärme länger bunkern

Beitragvon jb79 » So 23. Aug 2009, 02:14

Hallo Bernd!

Du kommst immer wieder auf neue Ideen für Alternativenergie, aber als ich den Beitrag gelesen habe dachte ich mir: "der war heimlich hier in Wien und hat ne Wanze installiert".
Grund: Mein Schwiegervater und ich haben vor ca. 2 Wochen genau über dieses Thema gesprochen, nämlich die Energiespeicherung mit einem großen Wasserreservoir. Dabei gings um die künftige Heizung, wenn bei mir mal der Hausbau ansteht (werden wir glaub ich in 2-3 Jahren angehen). Die Heizung wird primär mal auf ner Wärmepumpe basieren (entweder mit Schlangen im Garten oder mit 2 Brunnen), unterstützend soll in jedem Fall ne Solarheizung aufs Dach (kann evtl. auch ein paar Jahre später passieren), und im Endausbau will ich natürlich auch Photovoltaik bis das Dach voll ist. Bis dahin hat sich hoffentlich beim Wirkungsgrad und bei den Preisen noch ein bißchen was getan. :mrgreen:
Daß man auch große Wassermengen relativ flott auf Temperatur bringen kann hat die Solaranlage am Dach meines Schwiegervaters gezeigt: die hält einen Warmwasserboiler mit mehreren hundert Litern derzeit locker auf Temperatur und hat nebenbei noch den Pool innerhalb von 1 Tag von 20 auf 26° und nach nem weiteren Tag dann auf 30° aufgeheizt. Der Pool hat ca. 7m Durchmesser und ist so 1,20m tief (also so etwa 46m³), am Dach sind etwa 16m² Solarzellen installiert. Primär heizt er das Warmwasser, im Sommer noch den Pool dazu. Wenns dann sowieso zu kalt zum Baden wird hat er das Ganze so gebaut daß die Energie in einen zweiten Boiler geladen wird der das Wasser für die Heizung enthält, das somit vorgewärmt wird. Das sollte zumindest in der Übergangszeit etliches an Ersparnis bringen, im Juli hat er was in der Größenordnung von 2400kWh Energie durch die Solaranlage reingeholt (sagt zumindest die zentrale Steuereinheit für die Anlage). Die relativ rasche Temperaturerhöhung hat ihn auf die Idee gebracht einen Kellerraum zu nehmen, ihn mit Wasser zu füllen. das einfach zu heizen so gut es geht und dann im Herbst und Winter mit dieser Energie das Haus zu wärmen.

Große Wassermengen aufzuheizen ist also nicht das Problem, wie du auch schon erkannt hast. Schwieriger ist die korrekte Isolierung. Dabei ist es energetisch besser eine größere Menge auf eine geringere Temperatur zu erwärmen als eine kleinere Menge auf eine höhere Temperatur, weil dort bei gleichem Anfangsenergiegehalt mehr Wärme verlorengeht (bei gleicher Isolierung natürlich). Ideale Grundlage, so ein Haus zu heizen ist eine Niedrigtemperaturheizung (Wände und/oder Fußbodenheizung), normale Heizkörper brauchen höhere Temperaturen und eigenen sich somit echer schlecht für das Vorhaben.

Die Idee wäre gewesen, einfach einen Kellerraum herzunehmen, ihn mit dickeren Mauern auszustatten (der Wasserdruck ist nicht zu vernachlässigen), dort ne ordentliche Isolierung an alle Wände, Decke und dem Boden anzubringen und über das Ganze dann Schwimmbadfolie aufzubringen. Anschließend das Ganze möglichst hoch mit Wasser füllen. Bis zur Decke könnte aber schwierig werden, weil man eventuell noch eine Wartungsluke braucht falls man das Ganze mal reinigen will. So eine Luke könnte aber auch vom Erdgeschoß aus in den "Tank" gehen, bei einem Neubau kann man das sicher einfacher realisieren.

Die Isolierung mit Styropor ist sicher kein großes Problem, im Pool ist nämlich auch eines, direkt unter der Folie, die Folie anzubringen sehe ich schon als größeres Problem, hatten da ne Menge zu tun als wir die Folie letztes Jahr gewechselt haben (war schon gut 10 Jahre drinnen).


Bin schon gespannt auf deinen nächsten Versuch!
lg Jürgen
jb79
 
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Re: Sonnenwärme länger bunkern

Beitragvon miniwindi » So 23. Aug 2009, 09:20

Hallo,
falls das jemand wirklich machen will, denkt bitte auch an die Bodenpressung bei der Statik.
Bei 2m hohem Wasserstand sind das mal locker so ca. 2 to/qm.
Damit rechnet meines Wissens kein Statiker bei einem normalen Haus.
Die Bodenplatte muß da dann auch verstärkt sein. Und bei der Neuplanung würde ich die Wände
mit Bewehrung und Beton für diesen Raum machen - wie eine Zisterne. Da ist die Öffnung von
oben sicher die bessere Wahl.
Viele Grüße
Herbert
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Re: Sonnenwärme länger bunkern

Beitragvon Bernd » So 23. Aug 2009, 09:41

Hallo Jürgen, das ist ja erstaunlich das wir nun schon zu dritt uns nahezu zeitgleich mit dem selben
Thema befasst haben. Im Grunde ist es ja auch artverwandt zur Windenergie, zumindest der Versuch
eine kostenlose Energieform besser zu nutzen.
Um ein Haus nennenswert aus einem Wasserspeicher zu heizen, müsste dieser schon gewaltige
Ausmaße annehmen. Um den Jahresbedarf aus einem Wasserspeicher zu decken müsste dieser
ganz grob ca. 500m³ gross sein und keinen Wärmeverlust aufweisen, von dem Trip sind wir daher wieder
ab. :)
Es gibt auch Lösungen bei denen das warme Wasser in eine Tiefe von ca. 50m gepumpt wird. Je nach
geologischen Verhältnissen verbleibt es dort unter Umständen bis zum Winter und erzeugt so einen unterirdischen
Hotspot den man mit einer Wärmepumpe nutzt. Nicht ganz billig, finde ich aber auch toll.

Ein grosser Wasserspeicher in gerade noch einfach realisierbarer Grösse kann zumindest den Bedarf für einige Tage
bereitstellen. Eure wie auch unsere Idee dafür einen Kellerraum zu nutzen soll dabei die Kosten drücken
und gleichzeitig viel Wasservolumen bereitstellen.
Ob eine Folie aus dem Schwimmbad aber dauerhaft so hohe Temperaturen verträgt bleibt offen, ich glaube eher nicht.

Ein geringes Temperaturniveau im Speicher beschert geringere Bereitstellungsverluste, gleichzeitig habe ich dann aber
auch weniger Gesamtenergie im Wasser abgespeichert. Ich persönlich würde daher sogar gerne so etwas wie einen riesigen
Nachtspeicherofen in den Kellerraum bauen und das gibt es, bzw. gab es früher ja auch, als man Nachtspeicheröfen
noch toll fand, nannte sich glaube ich Blockspeicherheizung. Dort wurde das Speichermedium teils bis zur Rotglut
aufgeheizt und hatte daduch eine ennorme Menge Energie zwischengespeichert. Leider geht das Aufheizen mit Sonnenenergie
aber nicht so einfach..

Mit unseren geplanten ca. 5m³ kann man ca. 2,5 Wochen den Brauchwasserbedarf an warmen Wasser decken, das
ist ja schon mal was. Würde man es auch zur Heizung verwenden, was bei der Menge duchaus sinnvoll ist, wäre natürlich
weitaus schneller der Energievorrat aufgebraucht.

Grüsse

Bernd
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Re: Sonnenwärme länger bunkern

Beitragvon klingei » So 23. Aug 2009, 14:29

Hallo Bernd

Wie willst du das eigentlich mit den Kalkablagerungen hinbekommen? Bei einer längeren Nutzung wird dir die ganze Anlage ordentlich verkalken. Ab einer Temperatur von etwa 67 Crad beginnt ja die Kalksteinbildung.

Gruß Klingei
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Re: Sonnenwärme länger bunkern

Beitragvon Bernd » So 23. Aug 2009, 15:03

Wir werden den Speicher nicht mit Brauch- oder Heizungswasser füllen. Unsere Wasserfüllung hat keinen
direkten Kontakt zum Heizungswasser oder zum Brauchwaser. Bei so grossen Speichervolumina ist das sinnvoll.
Bei uns ist ein weiterer zwingender Grund das dieser grosse Speicher drucklos arbeiten soll.
In das heisse Speicherwasser ragen dann Wärmetauscher z.B. in Form von Rohrschlangen durch die
Wasser geleitet wird das sich beim Durchströmen der Rohrschlangen dann aufheizt.
Das gleiche gilt für einen Wärmetauscher der bei Bedarf dem Heizungssystem Wärme zuführt sowie
einem Wärmetauscher der Solarwärme dem Speicher zuführt.

Das bedeutet das nicht ständig neuer Kalk in den Speicher zugeführt wird da das Wasser immer das gleiche
bleibt, sondern nur der einmalig bei der Befüllung im Wasser mitgeführte Kalk vorhanden ist.
Kalk ist daher überhaupt kein Problem.

Das Problem Kalk ist aber auch unabhängig vom Speichervolumen denn das Volumen an sich erzeugt keinen
Kalk, der ensteht durch Ablagerungen von ständig neu zugeführten kalkreichen Wasser das in einen Speicher
gelangt. Insofern ist also die Durchsatzmenge von Frischwasser in einem Boiler ausschlaggebend
für das Kalkproblem, nicht die Speichermenge an sich. Auch das verwendete Material spielt eine Rolle.
Eisenrohre verkalken z.B. viel häufiger als Kupfer oder gar Kunststoffrohre.

Wie gesagt ist Kalk bei uns durch den Aufbau mit Wärmetauschern im Speicher selbst kein Problem.

Grüsse

Bernd
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Re: Sonnenwärme länger bunkern

Beitragvon Andre » So 23. Aug 2009, 21:35

Das was du beschreibst mit dem schmelzen von Salzen habe wir auch schon getestet.


Da hatte ich doch wirklich gedacht ich erzähl dir mal was neues ... da schreibst du, das ihrs schon getestet, gelocht und abgeheftet habt. Ich hätts wissen müssen *seufts* :D . Auf der anderen Seite beruhigt es doch etwas, dass man hier nichts verpasst hat. Der Preis von 4 Euro pro Kilo ist ja wirklich sehr stolz. Gibt's eigentlich irgendwo Informationen darüber, wieviel Energie man pro Kilo/Tonne in diesem Salz speichern kann ?

Edith:
Das hab ich grad bei wikipedia gelesen:


Code: Alles auswählen
Um größere Wärmemengen zu speichern, eignen sich Wasser-/Eisspeicher wegen der Schmelztemperatur von 0 °C weniger.
Hartparaffin-Speicher dagegen eignen sich mit einer Schmelztemperatur von etwa 60 °C gut zur Warmwasserbereitung. Die Schmelzwärme liegt zwar mit Werten zwischen 200 und etwa 240 kJ/kg um etwa ein Drittel niedriger als diejenige von Wasser, jedoch immer noch deutlich höher als die Speicherkapazität von flüssigem Wasser (etwa 4,19 kJ pro Kelvin und kg).

Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Latentw%C3%A4rmespeicher



Gruss
Andre
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Re: Sonnenwärme länger bunkern

Beitragvon Bernd » So 23. Aug 2009, 22:13

Andre, gerade jetzt "köchelt" neben mir ein guter halber Liter Natriumacetat in einem Wasserkocher.
Es ist immer wieder faszinierend zu sehen wie die Kristalle in der Flüssigkeit unterhalb 58 Grad wachsen
und wie lange der "Matsch" dann auf dieser Temperatur bleibt.

Es gibt zwei Werte die die "Wärmespeicherkapazität" von Stoffen definieren.
Das eine ist die spezifische Wärmekapazität. Diese wird in KJ pro Kg und Kelvin angegeben.
So braucht man bei Wasser (sehr hohe spezifische Wärmekapazität) z.B. 4,19 kJ um 1 Kg Wasser einen Grad wärmer zu machen.

Das andere ist die "Schmelzenthalpie" die angibt wieviel Wärme für den Wechsel des Aggregatzustandes von flüssig zu
fest und umgedreht notwendig ist. Genau das ist es was man sich bei einem Latentwärmespeicher zu nutze macht.
Hier ist Wasser ein geradezu idealer Speicher, wenn nur die ungünstige Lage des Schmelzpunktes bei 0 Grad nicht wäre. :)
So muss man Wasser geradezu unglaubliche 334 kJ Wärme zuführen (oder entziehen) um den Aggregatwechsel zwischen
flüssig und fest herbei zu führen.
Um es anschaulich zu machen, man muss 1 Kg Eis von 0 Grad genausoviel Wärme zuführen damit es zu Wasser von
(immer noch 0 Grad) schmilzt, wie man 1 Kg Wasser von 20 Grad zuführen muss damit es kocht !! Der Hammer oder ?

Der Wert für die Schmelzenthalpie liegt bei Natriumacetat bei ca. 260 kJ.
Bei Hartparaffin (ähnlich Kerzenwachs, wird auch gerne für Latentspeicher genommen) liegt der Wert bei 200 - 240 kJ.
Nochmal zu Erinnerung Wasser liegt bei 334 kJ, leider liegt der Schmelzpunkt unbrauchbar bei 0 Grad. :(

EDIT: "Umbrauchbar" war wohl die falsche Aussage. Ich habe mittlerweile erfahren das es auch "Eisspeicher" gibt die tatsächlich
die Schmelzwärme von Wasser nutzen.

P.S. bevor meine "Karriere" in der Kommunikationstechnik begann, wollte ich in der Jugend eigentlich Chemiker werden. :)

Grüsse

Bernd
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Re: Sonnenwärme länger bunkern

Beitragvon Laverda1220 » Mo 24. Aug 2009, 15:52

Bernd hat geschrieben:Sicherlich off Topic, aber ich beschäftige mich nebenbei mit meinem Kumpel Sebastian gerade mit
dem Speichern von Sonnenwärme in einer grossen Menge Wasser. ...


Hallo Bernd,
ein Bekannter von mir (Heizungsbauer) hat das bei seinem Haus gemacht. Er hat einen grossen Wassertank (ca. 15000 Liter?), der mittels Solarkollektoren erhitzt wird.
Bei Interesse kan ich dir mal seine Anschrift (bzw. sogar Homepage) mitteilen.

Gruß,
Olaf
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Re: Sonnenwärme länger bunkern

Beitragvon Bernd » Mo 24. Aug 2009, 18:24

Hallo Olaf
Wenn du die Homepage deines Bekannten nennen könntest wäre gut, vielleicht hat er da ja einiges
beschrieben. Wie oder wo hat er denn diese riesen Menge Wasser untergebracht ?

Grüsse

Bernd
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Re: Sonnenwärme länger bunkern

Beitragvon jb79 » Mo 24. Aug 2009, 20:48

Hmm eigentlich müßten auch solche Tanks gehen die man für Heizöl verwendet, die gibts nämlich auch als Kunststofftanks.
Ansonsten würden mir in der Größenordnung nur noch Zisternen fürs Regenwasser einfallen.
lg Jürgen
jb79
 
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