DE202023000903U1

DE202023000903U1 - Wassertank zur langfristigen Speicherung von Wärme in einem Haushalt

Info

Publication number: DE202023000903U1
Application number: DE202023000903.0U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2023-04-24
Filing date: 2023-04-24
Publication date: 2023-06-13
Anticipated expiration: 2033-04-25

Abstract

Wassertank zur langfristigen Speicherung von Wärme in einem Haushalt, dadurch gekennzeichnet, dass der Wassertank zwischen 20.000 und 60.000 Litern Wasser enthält.

Description

Das Heizen eines Hauses verursacht Kosten. Üblicherweise wird ein Haus mit Hilfe von Gas-/Ölthermen oder Wärmepumpen beheizt. Die günstigen Thermen auf Basis von fossilen Brennstoffen werden Schritt für Schritt im Sinne der Energiewende verboten und übrig bleibt lediglich die Wärmepumpe, die geprägt ist von hohen Anschaffungskosten und Stromverbräuchen.
Der für die Wärmepumpe benötigte Strom ist derzeit weder günstig noch klimaneutral, wenn er nicht vollständig durch Solaranlagen generiert wurde, was in den für die Wärmepumpe benötigten Mengen äußerst schwierig ist.
Deutschland ist geprägt von starken saisonalen Unterschieden was das Wetter und den solaren Energieertrag angeht. Es ist möglich, ein Haus über den gesamten Winter hin mit der im Sommer gewonnenen Energie zu versorgen. Allerdings kann auf den Umweg des Stroms verzichtet werden. Denn sogenannte Solarthermie-Paneele (STP) besitzen einen höheren Wirkungsgrad als Photovoltaik Module. Man speichert also die benötigte Heizwärme unmittelbar in Form von Wärme. Dieser Speicher, der im Sommer Wärme für den Winter speichert, ist Kern der Erfindung.
Stand der Technik
Der Stand der Technik bezüglich des Speicherns von Wärme in Wasser ist konzentriert auf ihre kurzfristige Speicherung, wie sie heute auch am weitesten verbreitet ist. Die langfristige Speicherung wurde in verschiedenen Patenten und Gebrauchsmustern angesprochen, es hat jedoch nie im großen Stil eine praktische Umsetzung gegeben.
So gab es verschiedene Ideen zur Isolation des Wassertanks, wie das Benutzen des Aushubs ( DE000019929692A1 ) oder von Schaumstoff ( DE102006019339B3 ) zu diesem Zweck.
DE000009418656U1 kommt dabei am nächsten an das vorgeschlagene Konzept heran. Es wird jedoch mehr Komplexität hinzugefügt durch das Einbauen mehrerer Tanks, einiger unterschiedlichen Materialien zur Leitung der Wärme sowie mehrere Wärmetauscher. Außerdem wird Styropor als Isolierung genutzt.
Problemlösung
All diese Erfindungen haben zum Ziel einen möglichst großen Nutzen zu bringen, vernachlässigen aber den ökonomischen Aspekt. Ein saisonaler Wärmespeicher in Form eines Wassertanks, der deutlich erschwinglicher ist und die komplette Funktion einer Heizung übernehmen kann, ist somit Fokus dieser Anmeldung.
Es handelt sich um einen Wassertank, der zwischen 20.000L und 60.000L Wasser enthält. Die Größe ist abhängig vom individuellen Standort. Man kann die Anzahl der eingesetzten STP gegenteilig korrelieren lassen mit der Größe des Wassertanks, um Vorgaben wie der Dachgröße und dem Platz für den Wassertank zu entsprechen.
Der Wassertank besitzt eine Doppelwand, dessen Zwischenraum der Isolation dient. Anders als bisher üblich wird eine Luftschicht von ca. 20 bis 60cm als Isolation genutzt, da Luft eine schlechtere Wärmeleitfähigkeit hat als die meisten Isolationsstoffe. So kann dieses Material gespart werden. Alternativ kann die Isolation auch wie in der Thermoskanne mit einer Vakuumschicht erreicht werden. Allerdings bedingt das unter Umständen eine statische Verstärkung der Wände sowie eine Beschichtung der Wände, um die Luftdichtigkeit zu gewährleisten.
Die beiden Wände bestehen aus sehr preiswerten Materialien. Der innere Tank wird aus Polypropylen hergestellt, da es die erforderlichen Temperaturen von bis zu 90°C aushält. Der äußere Tank besteht aus Polyethylen oder ABS, welche preiswerter und vor allem frostbeständig sind. Mit etwas mehr Aufwand könnte man auch Regenerate verwenden, also recyceltes Plastik, was eine sehr gute Verwendung dieses ansonsten weniger nützlichen Materials bietet.
Für die Herstellung des Tanks gibt es zwei Möglichkeiten. Zum einen ist das Rotationsgussverfahren ein weitverbreitetes, günstiges Verfahren zur Herstellung von Tanks, ist aber von hohen Fixkosten geprägt. Alternativ ist der Tank herstellbar aus Kunststoffplatten, die miteinander verschweißt werden und somit sehr modular sind, aber einen höheren Materialpreis aufweisen.
Hinzu kommt die Möglichkeit, saisonal einen Stirlingmotor für die Erzeugung von Strom aus der überflüssigen Wärme einzusetzen. An ca. 160 Tagen im Jahr ist der Speicher am Ende seiner Kapazität, sprich er kann keine weitere Wärme aufnehmen.
Diese überschüssige Wärme (in der Spitze sind das 100kWh täglich) kann laut Carnotschem Wirkungsgrad (1-293K1363K) mit ca. 20% Wirkungsgrad umgesetzt werden. Hier können täglich 20 kWh generiert werden in einem Haushalt, der im Schnitt nicht mehr als 10 kWh an einem Tag verbraucht.
Vorteile
In Kombination mit den kommerziell erhältlichen STP, von denen zwischen 20 und 60 m^2 benötigt werden, ist dieses System nicht nur in der Anschaffung günstiger als Wärmepumpen, sondern erzeugt auch keine Heizkosten mehr. Es kann nahtlos an bestehende Fußboden-Heizungsanlagen angeschlossen werden. Somit wird Haushalten ein Heizungssystem geboten, dass langfristig erschwinglich und dazu noch ökologisch nachhaltig ist, da beim Heizen nun kein CO2 mehr entsteht. Darüber hinaus schafft die freiwillige Ergänzung eines Stirling-Motors auch in manchen Teilen des Jahres eine elektrische Autarkie und ersetzt so den klassischen Lithium-Ionen Speicher für PV-Anlagen
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 000019929692 A1 [0005]
DE 102006019339 B3 [0005]
DE 000009418656 U1 [0006]

Claims

Wassertank zur langfristigen Speicherung von Wärme in einem Haushalt, dadurch gekennzeichnet, dass der Wassertank zwischen 20.000 und 60.000 Litern Wasser enthält.
Wassertank zur langfristigen Speicherung von Wärme in einem Haushalt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innen- beziehungsweise Außenwand aus Kunststoffen wie beispielsweise Polyethylen, ABS und/oder Polypropylen bestehen.
Wassertank zur langfristigen Speicherung von Wärme in einem Haushalt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Isolierung zwischen den Wänden mittels einer Luft- oder Vakuumschicht gewährleistet ist.
Wassertank zur langfristigen Speicherung von Wärme in einem Haushalt nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stirlingmotor ergänzt werden kann, der Energieüberschüsse an Sommertagen elektrisch verwertet.