4b. Thermische Speicher

• Vorteile: Speicherung großer Wärmemengen pro Speichervolumen bei weitgehend konstanter Betriebstemperatur

• Herausforderung: Bildung von Hohräumen wegen der Volumenänderung, Korrosion erfordert teure Edelstahlbehälter, fehlende Langzeitstabilität der PCM, Kosten für PCM

• Eingesetzte Materialien: Kältespeicherung: Wasser/Eis, Wärmespeicherung: 5 bis 130 °C Salzhydrate, Paraffine, über 130 °C Salze, Zukunft: Nuntzung von industrieller Abwärme von 130 bis 330 °C

• latente Wärme: Energie, die benötigt wird, um ein kg eines Stoffs vollständig von einem Aggregatzustand in den anderen umzuwandeln

• Schmelzwärme: Energie von fest zu flüssig ohne Temperaturänderung

• Verdampfungswärme: von flüssig zu gasförmig ohne Temperaturänderung

• Wasser nachts während Schwachlastzeiten gefroren und tagsüber kühlt das Eis den Luftstrom und schmilzt

• Strombezug wird verringert und teurer Spitzenlaststrom gespart

• Auch zum Wärmen: WP entziehen dem Wasser die Wärme bis es am Ende der Heizsasion komplett vereist ist

Materialien, die ihren Aggregatzustand von fest zu flüssig oder ihren Kristallisationszustand reversibel ändern

• Hauptproblem: schlechte Wärmeübertragung

  • Lösung: Verkapselung zur Vergrößerung der Oberfläche

• PCM in Wandverkleidung (Problem sie sind brennbar)

Phase Change Slurries: PCM als versiegelte Kügelchen in einer Flüssigkeit transportiert werden

• nutzen Reaktionswärme aus Sorptionsvorgängen oder chemischen Reaktion

• dadurch werden höhere spez. Speicherkapazitäten und höhere Temperaturniveaus erreicht

• auch die langfristige thermische Speicherung wird dadurch ermöglicht, da praktisch keine Wärmeverluste auftreten

• nachteilig sind negative chemische Eigenschaften der verwendeten Materialien

• Absorption: das gesamte Volumen nimmt Material auf

  • Entladen: wässrige Salzlösung wird genutzt um Luftstrom zu entfeuchten, entfeuchtete Luft wird dabei erhitzt, Wasserdampf lagert sich an Sorptionsmaterial an

  • Laden (Desorption): Salzlösung wird durch Wärme aufkonzentriert und Wasserdampf ausgetrieben in Kondensator

• Adsorption: nur die innere und äußere Oberfläche nimmt Material auf

  • Entladen: Adsorption: Wasserdampf lagert sich an Oberfläche des Mediums Wärme wird abgeführt

  • Laden (Desorption): Zufuhr von Wärme - Medium gibt Feuchtigkeit in Form von Wasserdampf ab

• Desorption: Umkehrung der Absorption bzw. Adsorption

• Thermochemische Wärmespeichersysteme auf der Basis reversibler chemischer Bindungen nutzen die Bindungsenergie eines molekularen Zusatnds zur Wärmespeicherung

  • Laden: Durch Wärmezufuhr wird eine chemische Verbindung Basisverbindung zerlegt

  • Entladen: die beiden BAsisverbindungen reagieren miteinander und dabei wird Wärme frei

• Erfolgt auf spez. thermischen Temperaturniveau

• je nach Reaktionspartnern sind auch hohe Temperaturen errichbar und es sntstehen keine Wärmeverluste, da die Komponenten seperat verlustfrei gelagert werden können

• Im Entwicklungsstadium