Funktionalisierte Faserkunststoffbewehrung zur Wärmespeicherung in Betonbauteilen

Durch die Vorgaben des Erneuerbare-Energien-Gesetzes wird Strom aus Erneuerbaren Energien vorrangig in das elektrische Netz eingespeist. Zur Vermeidung von Überlastungen im Stromnetz muss diese Einspeisung temporär reduziert werden. Die elektrische Energie, die in diesen Zeiträumen technisch erzeugt werden kann, aber nicht wird, wird als Ausfallarbeit bezeichnet. Diese fällt zum größten Teil in der Heizperiode an und kann zur Beheizung von Gebäuden genutzt werden. Ein Ansatz für die effiziente Einbindung von Erneuerbaren Energien eröffnet die Nutzung der Gebäudetragstruktur zur Wärmespeicherung. Im Rahmen dieses Beitrags wird eine Lösung vorgestellt, mit der elektrische Energie in Wärme umgewandelt, in Betonbauteilen gespeichert und zur Beheizung von Gebäuden genutzt wird. Die Einspeicherung von Wärme erfolgt über eine neuartige, funktionalisierte Faserkunststoffbewehrung mit einem Heizdraht in Querschnittsmitte. Um das Ziel der Reduktion von Ausfallarbeit zu erreichen, wird ein Modell benötigt, welches abhängig von der Beladedauer und der -spannung die Temperatur im Bauteil vorhersagt. Das mithilfe von Messungen entwickelte Modell erlaubt dies für Beladedauern bis zu 12 h. Zudem werden die im Bauteil gespeicherte Wärme sowie die resultierende Heizleistung prognostiziert. Im untersuchten Beispiel werden Leistungen von bis zu 174 W/m2 und Temperaturänderungsraten von rd. 1 K/h erreicht.

Functionalised fibre reinforced plastic for heat storage in concrete components
Due to the requirements of the Renewable Energies Act, electricity from renewable energies is primarily fed into the electrical grid. To avoid overloads in the power grid, this feed-in must be temporarily reduced. The electrical energy that could technically be generated in these periods of time is referred to as failure work. Most of this occurs during the heating season and thus can be used to heat buildings. One approach for the efficient integration of renewable energies opens the use of the building support structure for heat storage. In the context of this item, a solution is presented with which electrical energy is converted into heat, stored in concrete components, and used to heat buildings without additional auxiliary energy. The storage of heat takes place via a novel functionalized fibre reinforced plastic reinforcement with a metallic heating wire integrated in the middle of the cross-section. To achieve the goal of reducing failure work, its temporal course must be considered together with the functionalized fibre reinforced plastic in the control of the building's heating system. This requires a model to forecast temperature and stored energy over time. In addition, the developed model predicts the hating power. In the experiments conducted up to 174 W/m2 and rates of about 1 K/h were achieved.