Die Speicherung von Wärmeenergie ist ein wichtiger Baustein für den Ausbau der erneuerbaren Energien. Die Verwendung von wassergefüllten Tanks aus Beton ist eine kosteneffiziente und einfach umzusetzende Technologie, aufgrund des Siedepunkts von Wasser ist die Energiedichte jedoch auf ca. 70 kWh/m3 begrenzt. Zur Effizienzsteigerung sollen zukünftig Druckwasserspeicher zur Anwendung kommen, die Wassertemperaturen bis 200 °C erlauben und somit einen Sättigungsdampfdruck von 15 bar aushalten müssen. Die für diesen Anwendungszweck erforderlichen Anforderungen an die Dichtigkeit und Festigkeit des Gefüges kann nur der Ultra-Hochleistungsbeton (UHPC) erfüllen. Im Vorhaben sollen durch systematische Versuchsreihen Grundlagen zur Phasenentwicklung bei zyklisch wechselnden Druck- und Temperaturbedingungen erarbeitet werden, aus denen sich Aussagen für das langfristige Werkstoffverhalten ableiten lassen und die eine gezielte Rezepturoptimierung erlaubt. Dabei sollen auch Versuche mit Geopolymeren (z.B. alkalisch aktivierte Hüttensande, Flugaschen und Metakaolin) durchgeführt werden, die calcium- und wasserärmer sind und mit denen noch höhere Temperaturen z.B. für die Speicherung von Anfahrdampf möglich sein könnten. Auf Grundlage der optimierten Rezepturen sollen im 2. Schritt Versuchstanks erstellt werden, die unter realen Bedingungen auf ihre physikalischen und mikrostrukturellen Eigenschaften untersucht werden. Abschließend soll durch den Bau eines Demonstrators die Funktionalität eines UHPC-Tanks nachgewiesen werden.
Die Speicherung von elektrischem Strom ist wünschenswert, dürfte sich aufgrund einer ressourcenintensiven Umsetzung für das nächste Jahrzehnt in einem größeren Umfang jedoch noch schwierig gestalten. Die Speicherung von Wärmeenergie gilt hingegen als ein vielversprechender Ansatz. Wasser als Wärmespeicher ist zwar von den verwendbaren Materialien und der Umsetzung her eine relativ einfach umsetzbare Technologie, für saisonale Wärmespeicher ist die Energiedichte jedoch zu begrenzt. Um größere Energiemengen zu speichern, sind entsprechend große Wassermengen notwendig. Dazu müssen Wassertanks konstruiert werden, die zum einen große Mengen Wasser aufnehmen können, zum anderen über einen weiten Druck-Temperaturbereich stabil sind und einer dauerhaften zyklischen Beanspruchung standhalten. Gleichzeitig soll deren Herstellung preiswert und unkompliziert sein. Beton wurde bereits als preiswerter Baustoff solcher Tanks eingesetzt, jedoch konnten dabei lediglich Temperaturen des Wassers bis 95 °C realisiert werden, was die Menge an speicherbarer Energie stark limitiert. Das Vorhaben soll nun grundlegend die Auswirkungen der zyklischen Temperatur-Druck-Belastung auf Ultra-Hochleistungsbeton (UHPC) klären. Hierfür soll untersucht werden, wie die unterschiedlichen Mineralphasen auf die äußeren Bedingungen reagieren, und wie ggf. Modifikationen am Stoffsystem durchgeführt werden können, um die thermische Belastbarkeit des UHPC zu erhöhen. Die Machbarkeit soll anschließend an kleinen Testkörpern (ca. 10L Inhalt) geprüft werden, abschließend wird noch ein größerer Testtank (ca. 100 L Inhalt) erstellt. Um eine entsprechende Effizienzsteigerung beim Energiespeichervermögen zu erreichen sollen Temperaturen bis 200 °C bei einem Druck von 15 bar verwirklicht werden. Der Nachweis, dass der UHPC der zyklischen Belastung dauerhaft stand hält soll die Machbarkeit zur Entwicklung von Energiespeichertanks aus UHPC darlegen.