Be- und Entladeversuche für einen Wärmespeicher

Von ZAEBayern | am 02.11.2023

Die Inspiration kam aus Kiel, die Umsetzung hat jedoch in Garching stattgefunden. Vor knapp zwei Jahren kam es im hohen Norden zu einem Leck in einer Fernwärmeleitung, das ausgetretene Wasser färbte einen kompletten See grün: https://www.t-online.de/nachrichten/panorama/buntes-kurioses/id_91450002/kurioser-anblick-nach-rohrbruch-in-kiel-gewaesser-sind-gruen-gefaerbt.html

Auf der Suche nach einem geeigneten Farbstoff zur Einfärbung von Wasser hat sich das Team des ZAE Bayern an die Meldung aus Kiel erinnert. Ziel des Versuchs im Projekt InEs war das Sichtbarmachen der Temperaturschichtung in einem großen Wasserbecken. Da sich das Wasser über die vorangegangenen Wochen schon etwas eingetrübt hatte, musste eine starke Farbe her. Das gewählte Pulver besteht aus Uranin und ist in der in Fernwärmewasser verwendeten Verdünnung für die Umwelt unbedenklich. Auch im hier beschriebenen Versuch hat man nur wenige Gramm benötigt, der Beckeninhalt beträgt jedoch 12 m³. Wichtig zu wissen: Die Farbe nennt sich zwar Uranin, hat aber nichts mit radioaktivem Uran zu tun.

Im Versuchsaufbau wurde eine Beladetasse mit 50 cm Durchmesser getestet, wie sie zukünftig auch im Wärmespeicher im Winterling-Areal eingesetzt werden soll. Für das Experiment bestand sie aus zwei Plexiglas-Platten und einem 3D-gedruckten Flansch. So konnte die Strömung auch innerhalb der Tasse sichtbar gemacht werden. Später soll sie aus langlebigem Edelstahl gefertigt werden.

Zum einen wurde mit dem Versuchsaufbau getestet, ob bei einer Wasserentnahme aus dem Speicher über die Tasse, der sogenannten Entladung, Luft von der Wasseroberfläche angesaugt wird. Es konnte gezeigt werden, dass dieses Phänomen aufgrund der niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten nicht auftritt. Im umgekehrten Fall, der Beladung, strömte das Wasser im Versuch mit 45 °C bei einem Volumenstrom von 5 m³/h aus der Tasse. Dabei bildete sich aufgrund der im Vergleich zum 14 °C kalten Speicherwasser höheren Temperatur eine warme Schicht an der Wasseroberfläche. Auch Strömungshindernisse, in diesem Fall ein Metallprofil, stören diese Schichtung nicht, wie im Video zu sehen ist. Das Profil soll im verkleinerten Maßstab eine Säule im Kellerraum darstellen. Das Ergebnis ist sehr vielversprechend, es ergibt sich eine stabile Schicht. Das angedachte Be- und Entladekonzept mit Hilfe von Tassen konnte damit bestätigt werden.