Energieautarke, umweltfreundliche Saunaanlage durch hybrides Wärme- und Dampfspeichersystem

Dieses Energiekonzept für eine Sauna ermöglicht den vollständig autarken Betrieb einer Sauna sommers wie winters. Ein hybrides Speichersystem aus Druckwasser- bzw. Dampfbehälter dient als Zwischenspeicher solarer Energie - eine klimaneutrale, autarke und langlebige Sauna kann so ohne Ofen realisiert werden.

• Energieautark und -effizient
• Umweltfreundlich, klimaneutral und langlebig
• Druckwasserbehälter als Energiespeicher, der Schwankungen der Solarenergie ausgleicht und die Solarenergie speichert und akkumuliert
• Saunabetrieb zu jeder Tages- und Nachtzeit im Sommer wie im Winter, unabhängig von aktueller Einstrahlung an Solarenergie
• Erzeugung und Aufrechterhaltung hoher Temperaturen und Dampfmengen problemlos möglich („finnische Sauna“)
• Kein Saunaofen erforderlich
• Gestaltung als „Erlebnissauna“:
• Dampfeintritt in Kabine kann an beliebigen Stellen, zeitlich flexibel und durch gestalterische Elemente hindurch erfolgen – z. B. durch Skulpturen, durch beleuchtete Wassersäulen usw.

Betrieb einer energieautarken und umweltfreundlichen Sauna, wobei zum einen die Energie zur Erzeugung von Wärme und Dampf durch erneuerbare Energiequellen bereitgestellt wird, zum anderen die Anlage aber insbe­sondere über einen geeigneten Energiespeicher verfügt, der die zeitlich versetzt verfügbare Energie aus erneuer­baren Energiequellen akkumuliert und speichert und so jederzeit hohe Wärme- und Dampfmengen zur Aufberei­tung der Kabinenluft insbesondere auch für eine finnische Sauna bereitstellt.

Bekanntermaßen erfordert der Betrieb einer Sauna hohe Energiemengen in Form von Wärme und Dampf. Bei herkömmlichen Saunen versucht der Betreiber daher die Energieeffizienz zu steigern, indem eine verbesserte Wärmedämmung und/oder effizientere Saunaöfen ver­wendet werden. Die für den Saunabetrieb notwendige Energiemenge ist dadurch zwar reduziert, der zum Be­trieb der Sauna nach wie vor erforderliche Strom wird aber zum Großteil in konventionellen Kraftwerken aus fossilen Brennstoffen und damit klimaschädlich generiert.

Ein weiterer Ansatz ist daher, erneuerbare Energiequellen zu nutzen. Diese sind jedoch zeitlichen Schwankungen unterworfen, wobei die Energie aus erneuerbaren Ener­giequellen i. d. R. nicht oder nicht in ausreichender Menge während des Betriebs der Saunaanlage verfügbar ist. Elektrische Energiespeichersysteme wie z. B. Bat­terien sind ebenfalls keine Lösung, da kostenintensiv und weder besonders nachhaltig noch umweltfreundlich. Zudem ist der Gesamtwirkungsgrad aus der Kombination der Ener­giewandlung im Photovoltaikmodul, dann Spei­cherung in einer Batterie und zuletzt wieder Wand­lung in Wärme geringer als bei Verwendung einer thermischen Energie­speicherlösung.

An der Universität Stuttgart konnte nun ein innovatives Betriebskonzept für eine Saunaanlage entwickelt werden, welches die o. g. Nachteile im Stand der Technik vermei­det, also tatsächlich einen nachhaltigen und umwelt­freundlichen sowie insbesondere energieautarken Sau­nabetrieb ermöglicht. Kern dieser Technologie ist ein Energiespeicher in Form eines Druckwasserbehälters, welcher über solarthermische Vakuumkollektoren ther­misch geladen wird. Innerhalb des Energiespeichers nimmt das aufgeheizte Wasser (jetzt Speicherfluid) das anteilsmäßig größte Volumen ein, darüber befindet sich eine im Gleichgewicht mit der flüssigen Phase stehende, gesättigte Dampfphase. Aus dieser Phase kann Dampf mittels Rohrleitung entnommen und an beliebiger Stelle und zeitlich flexibel in die Saunakabine abgegeben wer­den. Zum thermischen Aufheizen der Kabinenluft wird Wasser aus der flüssigen, aufgeheizten Phase des Ener­giespeichers entnommen und in einen wandintegrierten Wärmeüberträger geleitet. Im Gegenstromprinzip wird von unten kalte Saunakabinenluft durch den Wärmeüberträger nach oben geführt, heizt sich dabei auf und tritt nach Passieren des Wärmeüberträgers wieder in die Saunaka­bine ein, um diese auf die gewünschte Temperatur aufzu­heizen. Strom zur Steuerung der Anlage und des Pum­penbetriebes liefert eine Photovoltaikanlage in Kombi­na­tion mit einer kleinkapazitiven Batterie.