Power-to-Heat mit Solarenergie

Thermische Batterien zur CO₂-neutralen Wärmeversorgung

Um Warmwasser zu erzeugen und unsere Häuser zu heizen, kommen nach wie vor hauptsächlich fossile Energieträger zum Einsatz. Damit sind wir auf Importe angewiesen. Doch was, wenn diese ausbleiben? Strom aus Sonne können wir beispielsweise selbst erzeugen. Dieser muss allerdings gespeichert werden, was oftmals nicht ohne erhebliche Energieverluste möglich ist. Thermische Batterien wie der FlexTherm Eco von Flamco dagegen generieren in Kombination mit Solarenergie klimafreundlich Wärme aus Strom – und das verlustfrei.

Flamco, ein Unternehmen der Aalberts hydronic flow control, hat seinen Hauptsitz in den Niederlanden, wo die Verwendung von Erdgas bis 2050 in allen Haushalten eingestellt wird. Aus diesem Grund wurde der FlexTherm Eco ursprünglich für den dortigen Markt konzipiert. „In den Niederlanden hat sich die thermische Batterie schon vielfach bewährt, sowohl bei Sanierungs- als auch bei Neubauprojekten von Ein- und Mehrfamilienhäusern“, sagt Stephan Henk, Key Accountmanager für den FlexTherm Eco bei Flamco. „Auch am deutschen Markt gibt es für die Produktinnovation großes Potenzial, denn der FlexTherm Eco kann nicht nur als Ergänzung zur Warmwasserbereitung, sondern als eine echte Stand-alone-Lösung eingesetzt werden, die auch die Heizwärmeversorgung abdeckt – und das in Verbindung mit regenerativen Energiequellen vollkommen frei von umweltschädlichen Emissionen.“

Wie funktioniert der FlexTherm Eco von Flamco?

Die ultrakompakte und effiziente Thermobatterie funktioniert auf Basis der Wärmespeicherung in einem sogenannten Phasenwechselmaterial (Phase Change Material, kurz PCM), in diesem Fall ein anorganisches Salz, welches patentiert ist. Dieses reagiert auf Temperaturwechsel, indem es sich verflüssigt, dabei Energie aufnimmt und entsprechend wieder abgibt. Das PCM wird mittels einer Elektrospirale auf 70 °C erhitzt. Bei dieser Temperatur ist das Salz vollkommen flüssig. Wird warmes Wasser benötigt, kühlt das Salz ab und gibt dabei thermische Energie an über einen Wärmetauscher ab.

Flamcos FlexTherm Eco ist in drei verschiedenen Leistungsklassen erhältlich. Das mittel dimensionierte Modell 6E liefert 12,5 Liter Warmwasser pro Minute, was eine ausreichende Abgabekapazität darstellt, um mindestens 170 Liter heißes Wasser für die Dusche zu gewährleisten. „Darüber hinaus ist eine Kaskadierung möglich, sodass auch größere Warmwasserbedarfe, etwa bei der Anwendung zum Heizen, problemlos bedient werden können“, ergänzt Stephan Henk.

Gaskessel vs. thermische Batterie

Mit seinen Abmessungen – das Modell vom Typ 6E misst 37 x 57 x 65 cm (B x T x H) – nimmt das Gerät nur ein Drittel des Platzes ein, den ein durchschnittlicher Warmwasserspeicher benötigt. Möglich macht die kompakte Bauweise das PCM, das rund dreimal mehr Energie als Wasser im gleichen Volumen speichern kann. Gegenüber einem Speicher mit 150 l Volumen lädt der FlexTherm Eco 2,2 mal schneller (150 statt 335 Minuten), wobei gleichzeitig geladen und entnommen werden kann. Die Batterielösung arbeitet äußerst effizient, weil sie nur Strom verbraucht, wenn ein Warmwasserbedarf besteht. Aufgrund der niedrigen Stillstandverluste und des geringen Wärmeverlustes von lediglich 0,6kWh/24h verfügt das Gerät über die Energieklasse A+.

Einsatz mit Sonnenenergie

Der FlexTherm Eco kann sowohl elektrisch mit einer Photovoltaikanlage oder mit Solarthermie genutzt werden.  „Die Energiequelle ist letztlich zweitrangig, da das Gerät seinen Strom aus einem regulären 230-Volt-Anschluss zieht“, erklärt Stephan Henk. „Ein Regler steuert, wann und wie geladen wird. Sollte zum Beispiel nicht ausreichend Sonne zur Verfügung stehen, speist der FlexTherm Eco stattdessen aus dem öffentlichen Stromnetz oder einer Stromspeicherbatterie ein.“ Die thermische Batterie ist für Niedrigtemperaturnetzwerke ausgelegt und somit ideal für den Einsatz bei einer Fußbodenheizung, die von Haus aus eine Vorlauftemperatur von nur 35 °C hat.

Im Feldtest als praxistauglich für Sanierungen erwiesen

Dass sich der FlexTherm Eco auch für Sanierungsobjekte eignet, zeigte zuletzt ein Praxisversuch der Aalberts hydronic flow control im „Green Village“, einem Living lab auf dem Campus der TU Delft. Diese testet dort im DreamHûs, einem Nachbau eines Einfamilienhauses mit Standard aus den 1970er Jahren, verschiedene Erdgasalternativen. Das moderat gedämmte Haus erfüllt die Anforderungen der Energieklasse B und ist während der gesamten Versuchsdauer bewohnt. Über einen Zeitraum von einem Jahr wurde dort der Einsatz des FlexTherm Eco getestet. Dafür sind drei Stationen (zwei des Typs 6E und eine des Typs 3E) in Reihe geschaltet worden. Das Volumen der drei Batterien ist vergleichbar mit dem eines gasbefeuerten Kessels: Sie liefern jeweils 13 Liter Warmwasser pro Minute, was einer Abgabekapazität von mindestens 170 Litern warmen Duschwassers entspricht. 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. Für die Bewohner waren somit unter Verwendung der Thermobatterien im täglichen Leben keine Komforteinbußen spürbar.

Auch wenn dieser Versuch mit einem Einfamilienhaus durchgeführt wurde, können auch größere Gebäude wie Mehrfamilienhäuser mit dem FlexTherm Eco versorgt werden. Dabei wird ein Gerät je Wohnung installiert. Jede Einheit enthält zwei Wärmetauscher, wovon einer für das Brauchwasser oder die Heizung verwendet werden kann. Der zweite Wärmetauscher erlaubt den Anschluss an eine Wärmepumpe oder Photovoltaik-Anlage. „Der Feldversuch hat bewiesen, dass der FlexTherm Eco enormes Potenzial hat, um eine nachhaltige Energieversorgung ohne Erdgas zu realisieren. Dieses Potenzial ist entsprechend größer, wenn man Solarenergie als Energiequelle nutzt – damit kann die Warmwasserbereitung komplett CO₂-neutral erfolgen. Das ist klimafreundlich und stellt eine Unabhängigkeit von Energie-Importen her – zwei Anliegen, die aktueller nicht sein könnten“, schließt Stephan Henk.