Heizen im Winter mit Wärme aus dem Sommer: Das testet die Forschungsanstalt Empa seit Herbst 2016 mit einer Laboranlage, die Wärme mit einem chemischen Trick über lange Zeit speichern kann. Damit liesse sich allenfalls der Gebrauch fossiler Brennstoffe reduzieren.
Manch einer mag sich noch aus dem Chemieunterricht erinnern: Löst man hochkonzentriertes festes Natriumhydroxid in Wasser, wird die Mischung (Natronlauge) warm. Bei der Verdünnungsreaktion wird also Energie frei. Umgekehrt kann man Natronlauge auch erwärmen und das Wasser wieder verdampfen. Sie wird konzentriert und speichert so die ihr zugeführte Energie über lange Zeit, bis sie wieder mit Wasser in Kontakt kommt.
Auf diesem Prinzip beruht die Anlage, die die Empa in der jüngsten Ausgabe ihres Magazins “Empa Quarterly” vorstellt. Seit letztem Herbst ist das System in Betrieb, und funktioniere zuverlässig, wie die Empa schrieb. Gebaut und optimiert haben es die Empa-Forscher Robert Weber und Benjamin Fumey.
Der Weg hin zu einer Anlage in der notwendigen Grösse, um ausreichend Wärme für ein Einfamilienhaus zu speichern, war jedoch nicht ganz einfach. Der erste Prototyp funktionierte noch nicht richtig. Da kam Fumey die Idee, einen spiralförmigen Wärmetauscher auszuprobieren. Praktischerweise gibt es diese bereits standardmässig, da sie auch in handelsüblichen Durchlauferhitzern zum Einsatz kommen.
Damit klappte es: Die Natronlauge kann so spiralförmig an einem Rohr entlang fliessen, auf dem Weg Wasserdampf aufnehmen und die dabei entstehende Wärme an das Rohr und das Heizungswasser darin abgeben.
Der notwendige Wasserdampf mit einer Temperatur von fünf bis zehn Grad Celsius liesse sich beispielsweise mit Wärme aus einer Erdsonde erzeugen, schrieb die Empa. Die Natronlauge wird durch den Wasserdampf von 50 Prozent Natriumhydroxid-Gehalt auf 30 Prozent verdünnt, und das Heizungswasser dabei auf 50 Grad Celsius erhitzt.
Wieder “aufladen” liesse sich die Natronlauge auf ähnliche Weise. Fliesst sie entlang eines Rohrs mit rund 60 Grad heissem Wasser – beispielsweise aus Sonnenkollektoren -, verdampft das Wasser und sie wird wieder konzentriert.
“Auf diese Weise lässt sich Solarenergie in Form von chemischer Energie vom Sommer bis in den Winter speichern”, erklärte Fumey gemäss des Empa-Artikels. “Und nicht nur das: die gespeicherte Wärme kann in Form konzentrierter Natronlauge auch an einen anderen Ort verfrachtet werden und ist dadurch flexibel einsetzbar.”
Die Empa-Forscher suchen nun nach Industriepartnern, um das System zu einer kompakten Hausanlage weiter zu entwickeln. Das Ziel wäre, den Gebrauch fossiler Brennstoffe wie Erdöl zu reduzieren, die einen grossen Teil der Energie zum Heizen und für die Warmwasserversorgung stellen. 2014 wurden 71 Prozent der Schweizer Wohnungen mit fossilen Brennstoffen beheizt und 60 Prozent des privat verbrauchten Warmwassers auf diese Weise erzeugt.