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Latentwärmespeicher Kühlschränke stabilisieren das Stromnetz

26.10.2017

Zu Speichern umfunktioniert könnten Kühlschränke bis zu zwei Gigawatt Last im Stromnetz stemmen. Wissenschaftler arbeiten nun daran, dass die Kühlleistung nicht leidet.

Kühlschränke, die genau dann Strom verbrauchen, wenn Wind und Sonne elektrische Energie im Übermaß bereitstellen und während Flauten ihre Kühltemperatur ohne Energiezufuhr halten, würden das Netz erheblich entlasten. Würde von den etwa 40 Millionen Kühlschränken in deutschen Haushalten nur ein Bruchteil genutzt, um Lasten im Stromnetz zu verschieben, stünde eine Vielzahl an Geräten als indirekte Stromspeicher bereit.

Latentwärmespeicher schonen das Kühlgut

Wissenschaftler des ZAE Bayern untersuchen gemeinsam mit Industriepartnern Kosten und Nutzen einer solchen Lastverschiebung. Dazu erhöhen sie die thermische Trägheit eines effizienten Standardkühlschranks durch den Einbau von Latentwärmespeichern. Das Versuchsgerät kann dadurch längere Stillstandszeiten überbrücken.

Das ist wichtig, weil die Kältespeicherfähigkeit konventioneller Kühlschränke begrenzt ist. Viele Lebensmittel vertragen weder zu hohe noch zu niedrige Temperaturen. Zudem arbeitet die Kältemaschine bei tiefen Lagertemperaturen weniger effizient. Die Latentwärmespeicher speichern große Energiemengen jedoch ohne wesentliche Temperaturänderung.

Damit neue Kühlgeräte mit hoher Speicherfähigkeit vom Kunden akzeptiert werden, dürfen sie in ihrer Funktion und im Fassungsvermögen nicht eingeschränkt sein. Zudem muss ein Anreiz geschaffen werden, damit die durch die zusätzlich integrierte Technologie teureren Geräte gekauft werden. Im Projekt DiTES4Grid loten die Wissenschaftler des ZAE Bayern gemeinsam mit den Projektpartnern Bayernwerk und BSH Hausgeräte die technischen und wirtschaftlichen Möglichkeiten aus.

Herkömmliche Kühlschränke werden modifiziert

Für ihre Versuche modifizieren die Wissenschaftler einen konventionellen No-Frost Kühlschrank der aktuell höchsten Energieeffizienzklasse (A+++) und integrieren unter anderem einen Aufnahmebehälter für das Speichermaterial. Darin testen sie verschiedene eutektische Salzlösungen.

Die Ladeleistung und damit die verschiebbare Last beträgt 120 W. Die Versuche zeigen, dass der Kühlschrank einen Zeitraum von sieben bis neun Stunden ohne Kühlbetrieb überbrücken kann. Während dieser Zeit wird lediglich eine geringe Leistung für den Ventilator, die Entladeeinrichtung und die Gerätesteuerung benötigt.

Speichernde Kühlschränke sind günstiger als Batteriespeicher

Die Kosten für die zusätzlich integrierte Technologie können unter denen von Batteriespeichern liegen, jedoch muss hierzu noch der Betrieb optimiert werden.
Das theoretische Potenzial zur Lastverschiebung im Stromnetz für Deutschland beträgt bis zu 2 GW, wenn jeder zweite Kühlschrank in das Demand Side Management integriert ist. Mit einem flexiblen, marktorientierten Strompreis für Endkunden könnte ein solcher Kühlschrank auch für die privaten Nutzer interessant werden.

Noch besteht jedoch Forschungsbedarf: So muss die Stabilität der verwendeten eutektischen Salzlösungen verbessert und der Ladebetrieb effizienter gestaltet werden.

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