m-tec mathis technik GmbH
Damit die Energiewende gelingt, braucht es intelligente Speichertechnologien. Thermische Speicher können Wärme aus erneuerbaren Energien effizient speichern. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE forscht daran, mithilfe der 3D-Drucktechnik thermische Energiespeicher aus Ultrahochleistungsbeton herzustellen. Das Institut arbeitet dafür mit Partnern aus Industrie und Forschung zusammen.
Im 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 es, Speicher sowohl in Form als auch Größe variabel herzustellen. Darüber hinaus hat der 3D-Druck von Beton das Potenuial, 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) hergestellt 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 es UHPC erlaubt, sehr filigran zu bauen, ist geplant, neben der Speicherhülle auch andere Speicherkomponenten, beispielsweise 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.
Durch eine hohe Funktionsintegration und die damit verbundene Reduktion der Arbeitsschritte zur Erstellung eines Speichers sowie durch die Ressourceneffizienz wird erwartet, dass die Investitionskosten gegenüber dem Stand der Technik sinken können. Der 3D-Druck von thermischen Energiespeichern soll im Druckstore-Projekt zunächst in kleinen Größen entwickelt und getestet werden. Zukünftig sollen die gewonnenen Erkenntnisse helfen, die Technik und das Know-how zum Druck von großen Speichern (im 100- bis 1000-m3-Maßstab) zu entwickeln.
Projektpartner sind IPROconsult, IAB Weimar sowie m-tec mathis technik GmbH. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) mit rund 2,3 Mio. Euro gefördert.
