Wärmeenergie aus dem Gewächshaus

Wissenschaftler der TU Berlin entwickeln Pflanzenheizung
Salzlake speichert Energie effizient und verlustarm

Dr. Martin Buchholz von der TU Berlin entwickelte die Pflanzenheizung als Alternative zur Ölheizung.
Bilder: © TU Berlin

Weniger fossile, mehr erneuerbare Energien bis 2020! Diese Verpflichtung hat das Europäische Parlament seinen Mitgliedsstaaten mit der Richtlinie Erneuerbare Energien auferlegt. Doch gerade in einem Bereich, der 40 Prozent der Gesamtenergie Deutschlands verschlingt, hapert es noch bei der Umsetzung: bei der Wärmeversorgung. Nur ein Prozent des Verbrauchs wird mit Solarenergie abgedeckt. Das Problem: Die Sonne scheint vor allem im Sommer, eine Heizung aber braucht man im Winter. Dr. Martin Buchholz hat mit seinen Kollegen vom Fachgebiet Gebäudetechnik und Entwerfen der TU Berlin ein eher ungewöhnliches System entwickelt, das Wärme unabhängig von der Jahreszeit generieren und speichern soll: eine Pflanzenheizung, die zwar auch Sonne benötigt, aber wesentlich weniger als thermische Kollektoren.

Das Kernstück der Erfindung 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: Er ist mit einem Gewächshaus verbunden, in dem Buchholz Schilf angepflanzt hat. Dieses verdunstet schon bei niedrigen Temperaturen das leicht verschmutzte Abwasser, welches in das Treibhaus geleitet wird. "Die Heizung funktioniert auch mit anderen wintergrünen Pflanzen wie Bambus, die frostresistent sind", sagt Buchholz.

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.

Dr. Martin Buchholz mit dem Absorber, dem Energiezentrum des Hauses

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. Die Speicherdichte der Sole ist dabei um den Faktor 3 bis 4 höher als bei der Speicherung sensibler Wärme in einem herkömmlichen Wärmespeicher.

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.

Autor: Susanne Hörr

Weitere Informationen:
TU Berlin, Fachgebiet Gebäudetechnik und Entwerfen
Dr. Martin Buchholz
Tel.: +49/30 - 314-23 301 (Sekretariat)
eMail: martin.buchholz@tu-berlin.de
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