Thermische Energiespeicher im 3D-Druck: Damit die Energiewende gelingt, braucht es intelligente Speichertechnologien.

(WK-intern) – Thermische Speicher können Wärme aus erneuerbaren Energien effizient speichern.

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE forscht daran, mit Hilfe der 3D-Drucktechnik thermische Energiespeicher aus Ultrahochleistungsbeton herzustellen.

Das Institut arbeitet dafür mit Partnern aus Industrie und Forschung zusammen.

Mit dem neu gestarteten Projekt »DRUCKSTORE« wollen die Partner die Grundlagen für den Beton-3D-Druck von thermischen Speichern legen und die Kosten durch eine hohe Funktionsintegration senken, um so auch die Wirtschaftlichkeit thermischer Speicher zu verbessern. Der 3D-Druck erlaubt, Speicher sowohl in Form als auch Größe variabel herzustellen. Darüber hinaus hat der 3D-Druck von Beton das Potential, den Materialeinsatz und den Personalbedarf auf Baustellen gegenüber dem klassischen Betonbau zu reduzieren. Durch die Wahl geeigneter Betons können potenziell Speicher vom Niedertemperaturbereich (ca. -30 °C) bis hin zum Hochtemperaturbereich (ca. 1000 °C) hergestellten werden.

Der Clou: Ultrahochleistungsbeton
Das Projektteam plant, Ultrahochleistungsbeton (Ultra-High Performance Concrete, UHPC) einzusetzen. Aufgrund der gegenüber üblichen Betonsorten erhöhten Festigkeit können die Wandstärken wesentlich reduziert werden. Damit und durch die Nutzung geeigneter strukturmechanischer Lösungen sollen die Ressourceneffizienz gegenüber konventionellen Lösungen gesteigert und die CO2-Emissionen bei der Herstellung durch die reduzierte Materialmenge gesenkt werden. Da UHPC es erlaubt, sehr filigran zu bauen, ist geplant, neben der Speicherhülle auch andere Speicherkomponenten wie z. B. Diffusoren, Schichtladesysteme oder eine Wärmedämmung zu drucken. »Durch die Flexibilität des 3D-Drucks können Speicher auch in ungünstigen Raumsituationen erstellt werden. Flächen können effizienter genutzt und der Flächenverbrauch verringert werden«, erklärt Stefan Gschwander, Projektleiter am Fraunhofer ISE.

Dank der möglichen hohen Funktionsintegration und der damit verbundenen Reduktion der Arbeitsschritte zur Erstellung eines Speichers und Ressourceneffizienz wird erwartet, dass die Investitionskosten gegenüber dem Stand der Technik sinken können. Der 3D-Druck von thermischen Energiespeichern soll im Projekt DRUCKSTORE zunächst in kleinen Größen entwickelt und getestet werden. Zukünftig sollen die gewonnenen Erkenntnisse helfen, die Technik und das Knowhow zum Druck von sehr großen Speichern (im 100- bis 1000-m³-Maßstab) zu entwickeln.

Projektpartner sind die IPROconsult GmbH, die IAB Weimar gGmbH sowie die m-tec mathis technik GmbH. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) mit rund 2,3 Mio. Euro gefördert.

PM: Fraunhofer ISE

PB: Der 3D-Druck von thermischen Energiespeichern aus Ultrahochleistungsbeton wird im Projekt DRUCKSTORE in kleinen Größen entwickelt und getestet. / ©: m-tec mathis technik GmbH