Spezialbeton soll ein Haus heizen
Ein Einfamilienhaus in Seelisberg UR soll künftig mit einem Spezialbeton beheizt werden: Die 24 Betonblöcke sollen im Sommer Sonnenenergie speichern und im Winter Wärme abgeben – ohne dass weitere Energie zugefügt werden muss.
Quelle: Rob Lavinsky, iRocks.com, CC-BY-SA-3.0, wikimedia.org
Ettringit, Symbolbild
Aus der Zeitung hatte der Hausbesitzer Mark Zumoberhaus, ein experimentierfreudiger Bauphysiker, 2012 vom Spezialbeton erfahren. Ein Team um Josef Kaufmann von der Materialforschungsanstalt Empa hatten ihn entwickelt und einen kleinen Prototypen vorgestellt.
Der Beton, hergestellt mit Calcium-Sulfoaluminat-Zement (CSA), enthält besonders viel eines speziellen Minerals namens Ettringit. Dieses bindet in seiner Kristallstruktur grosse Mengen von Wasser, nämlich 32 Moleküle. Bei über 80 Grad Celsius gibt das Mineral dieses Wasser wieder vollständig ab und trocknet aus. Fügt man ihm dann wieder Wasser hinzu, wird eine Menge Wärme frei – 600 Kilojoule pro Kilogramm. "Das Neue daran ist, dass sich Wärme aufgrund der chemischen Umwandlung langfristig speichern lässt", erklärte Kaufmann der Nachrichtenagentur sda. So könne man die Wärme vom Sommer verlustfrei für den Winter speichern. Und günstig ist der Ettringit-Beton auch noch mit weniger als 400 Franken pro Tonne.
Wärme aus Solaranlage
Auf Zumoberhaus' Einfamilienhaus in Seelisberg gibt es eine 20 Quadratmeter grosse Solaranlage. Sie heizt das Wasser in einem Wasserspeicher im Sommer auf 85 Grad Celsius auf. Der Speicher reicht in der Regel nur bis Weihnachten, und erst im Februar ist die Ausbeute der Solaranlage wieder gross genug, um Boiler und Wohnräume zu heizen. Die Wärme seines Boilers müsste aber genügen, um das im Ettringit gebundene Wasser verdampfen zu lassen, dachte sich Zumoberhaus, als er vom Ettringit-Beton las. Also kontaktierte er die Empa-Forscher. Mit Unterstützung des Bundesamts für Energie (BFE) und der School of Engineering der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (ZHAW) entstand der Praxisversuch, wie in der neusten Ausgabe der "Empa News" zu lesen ist.
Erste Trocknungsversuche geglückt
In diesem Frühling wurden 24 an der Empa gegossene Betonquader an der Rückwand der Garage eingebaut. Sie sind etwa so gross wie ein grosszügiger Kleiderschrank. Durch Kupfer-Heizschlangen läuft im Sommer solar erhitztes Wasser, um den Beton zu trocknen. Im Winter strömt kaltes Wasser hindurch und befördert die bei der Wasseraufnahme im Ettringit erzeugte Wärme ins Ferienhaus.
Die Quader enthalten zudem Wasserlaufrinnen, um den Beton zu benetzen, sowie Aussparungen für den Gabelstapler. Seit dem 24. Juni ist die Betonheizung in Betrieb. Erste Trocknungsversuche seien positiv verlaufen. In nur zwei Tagen sei der Beton bereits auf 60 Grad Celsius aufgeheizt worden, erklärte Kaufmann. "Jetzt müssen wir ihn vollständig trocken kriegen."
Im Januar 2016 wollen die Forscher den Beton "zünden", also Wasser hinein rinnen lassen, um die gespeicherte Wärme freizusetzen. Dann zeigt sich, ob das Material hält, was sich die Forscher und Zumoberhaus davon versprechen. So ist zum Beispiel unklar, ob beim Trocknen Risse im Beton entstehen und ob diese die Speicherleistung beeinflussen.
Der Materialforscher und der Bauphysiker denken bereits gemeinsam über eine praxistauglichere Lösung nach. "Es ist schon erstaunlich, dass man aus so einem alten Material wie Beton noch so viele neue Technologien entwickeln kann", begeistert sich Kaufmann. (sda)
Hier finden Sie ein Video von der Herstellung des Spezialbetons
