Der vermessene Speicherriese

Hochauflösende Temperaturmessung und Modellierung eines 4300-Kubikmeter-Wasserwärmespeichers der Entega AG

23.05.2024

Der Übergang zu nachhaltigeren Fernwärmenetzen erfordert den Einsatz von thermischen Energiespeichersystemen wie Wasserwärmespeichern. Dabei ist das Verhältnis von Speicherhöhe zu Durchmesser ein wichtiger Parameter für den effizienten Betrieb. Wir haben ein hochauflösendes 2D-Modell entwickelt und mit Messdaten eines in Betrieb befindlichen 4300 m3 großen Pufferspeichers der Müllverbrennungsanlage in Darmstadt validiert und weitere Modelle abgeleitet. Die Ergebnisse wurden nun im Journal of Energy Science veröffentlicht.

Der Anteil volatiler Energien an der Energieerzeugung nimmt stetig zu. Um Erzeugung und Bedarf in Einklang zu bringen, wird die Speicherung von Energie zunehmend wichtiger. Bei der Analyse komplexer Fernwärmesysteme, die einen Wasserwärmespeicher enthalten, werden bislang stark vereinfachte Modelle genutzt. Zur Weiterentwicklung und Validierung solcher Modelle müssen exemplarisch auch Messungen an realen Speichern durchgeführt werden. Hierzu wurde ein großer Kurzzeit-Wasserwärmespeicher der Entega AG mit entsprechender Temperaturmesstechnik ausgestattet. Parallel zur Analyse der Messergebnisse wurden hochauflösende Modelle entwickelt und numerische Simulationen durchgeführt. Auf dieser Grundlage wurden dann vereinfachte Modelle für große Kurzzeit-Wasserwärmespeicher abgeleitet.

Die Ergebnisse zeigen, dass ein größeres Verhältnis von Höhe zu Durchmesser zu einem erhöhten Wärmeverlust an die Umgebung und einem geringeren exergetischen Wirkungsgrad führt. Allerdings wird auch die Fähigkeit zu einer stabileren und effizienteren thermischen Schichtung erhöht.

Die Publikation

Benno Krüger, Frank Dammel , Peter Stephan (2024): Investigating the aspect ratio’s influence on the exergetic performance and thermocline dynamics of a large water-based thermal energy storage system, Journal of Energy Storage 91, 112058, https://doi.org/10.1016/j.est.2024.112058