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Pflanzenheizung nutzt hygroskopische Eigenschaft des Phasenwechsels

Die regenerative Wärmeversorgung in Deutschland birgt ein großes Potential. Der Ausbau geht jedoch nur schleppend voran. Dr. Martin Buchholz von der TU Berlin hat jetzt mit seinen Kollegen vom Fachgebiet Gebäudetechnik und Entwerfen eine Pflanzenheizung entwickelt, die Wärme unabhängig von der Jahreszeit generieren und speichern kann. Die Pflanzenheizung benötigt natürlich auch Sonne, jedoch wesentlich weniger als thermische Solarkollektoren.

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Pflanzenheizung nutzt hygroskopische Eigenschaft des Phasenwechsels (Foto: Rolf Bork - aboutpixel)

Das Kernstück der Pflanzenheizung ist ein schwarzer Füllkörper aus Plastik, der sich im Inneren eines Niedrigenergiehauses in Berlin Dahlem befindet. Obwohl er nur zwei Meter hoch ist und ein Volumen von einem Kubikmeter besitzt, hat er eine Oberfläche von etwa 80 Quadratmetern. Der sogenannte Absorber ist das Energiezentrum des Hauses und verbindet die übrigen Komponenten der Heizung miteinander. Der Absorber ist mit einem Gewächshaus verbunden, in dem Dr. Martin Buchholz Schilf angepflanzt hat.

Im Gewächshaus verdunstet Wasser schon bei niedrigen Temperaturen. Die warme feuchte Luft aus dem Gewächshaus wird nun in den Absorber geführt, durch den eine Salzlösung rieselt. Buchholz nutzt hier die hygroskopische Eigenschaft der Sole aus, die Eigenschaft des Salzes also, Feuchtigkeit aus der Umgebung aufzunehmen. Bei diesem Phasenwechsel, dem Übergang von Wasserdampf zu Wasser, wird Wärme frei und die Sole erwärmt sich auf bis zu 45°Celsius. Die Wärme kann zum Heizen direkt in das Gebäude geführt werden.

Wird sie nicht sofort benötigt, kann die warme Salz-Wasser-Lösung in den neun Tanks gespeichert werden, die an den Absorber angeschlossen sind und jeweils einen Kubikmeter fassen. Die thermochemische Energiespeicherung über die Sole ist das eigentlich Neue des Systems, an dem Martin Buchholz und sein Team aus Energietechnikern und Architekten forschen: Salzlake aus relativ billigem Magnesium-Chlorid speichert Energie sehr effizient und verlustarm.

Über ein Erdwärmerohr kann im Winter vorgewärmte Außenluft in den Füllkörper geleitet und so die Sole wieder regeneriert werden. Auf diese Weise wird der Salzgehalt der Lösung von 20 auf 35 Prozent gebracht, so dass die konzentrierte Sole wieder Wasserdampf aus dem Gewächshaus aufnehmen kann, bei wesentlich höheren Temperaturen im Vergleich zur eingesetzten Erdwärme.

Eine derartige Heizung funktioniert nicht nur mit Pflanzen, sondern überall dort, wo Dampf entsteht. "Es gibt viele andere Quellen von Feuchtigkeit, die man nutzen könnte", sagt Buchholz. "Im Kleinen wären das zum Beispiel der elektrische Wäschetrockner oder der Dampf, der beim Duschen und in der Küche beim Kochen entsteht. Im Großen könnte man solche Systeme in Schwimmbädern oder in der Industrie, wo getrocknet wird, anwenden: bei der Herstellung von Milchpulver, Papier oder Spanplatten zum Beispiel."

Theoretisch sei es sogar möglich, derartige Solelösungen in den Kühltürmen von großen Kraftwerken zu regenerieren und eine Energiequelle zu erschließen, die bisher völlig ungenutzt bleibt. Mit dieser Lake könnte dann in den Städten geheizt werden. Das Heizmaterial käme weiterhin per Pipeline oder per LKW. Nur dass ihre Fracht eine andere ist: Sole statt Öl.

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"Pflanzenheizung nutzt hygroskopische Eigenschaft des Phasenwechsels" wurde am 07.10.2011 verfasst