Forschung zu grünen Phasenwechsel-Energiespeicherbaustoffen
Forschung BMBF gefördert. Die Projektlaufzeit läuft über einen Zeitraum von drei Jahren, März 2021 bis Februar 2024. (2022): Hintergrundpapier zu nachhaltigem grünen Wasserstoff und Syntheseprodukten. HYPAT Working Paper 01/2022. Karlsruhe: Fraunhofer ISI (Hrsg.). Veröffentlicht März 2022
Was ist der Phasenwechsel?
Der Phasenwechsel von flüssig nach fest und umgekehrt wird in zahlreichen Eisspeicherarten verwendet. Dazu kommen Salzlösungen, die den Gefrierpunkt systematisch in den Bereich unter den des Nullpunkts [°C] verschieben und auch in Kugeln (Cristopia) findet es seine Anwendung.
Wie unterscheidet sich die Wärmeübertragung in Speichern mit Phasenwechselmaterial?
Die Wärmeübertragung in Speichern mit Phasenwechselmaterial unterscheidet sich von denjenigen, welche ausschließlich sensible Wärme im flüssigem Medium speichern, dadurch, dass im Falle der festen Phase die Wärmekonvektion zur Wärmeübertragung nicht zur Verfügung steht und die Wärme nur über den Leitungsmechanismus übertragen werden kann.
Was ist der Phasenwechsel beim Schmelzen?
In der technischen Anwendung findet der Phasenwechsel beim Schmelzen nicht bei genau der Phasenwechseltemperatur statt, sondern erstreckt sich über einen Schmelzbereich. Dies ist bedingt durch Unreinheiten und der endlichen Geschwindigkeit bei der Temperaturerhöhung.
Welche Faktoren beeinflussen die Leistung des Speichers?
Von besonderer Bedeutung ist aber – neben dem Wärmeinhalt – die Leistung des Speichers während der Be- und Entladung. Die Leistung ist dabei in hohem Maße von der erreichbaren Temperaturdifferenz zwischen Wärmeträgerfluid (WTF) und der flüssigen Phase des PCM abhängig.
Wie hoch ist der speichernutzungsgrad?
Der Speichernutzungsgrad eines idealen Speichers bezieht sich auf die Umwandlung des Phasenwechselmaterials und beträgt 100 %. Seine sensiblen Anteile, bedingt durch die Konstruktion des Behälters oder durch Zusatz von Materialien zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit des PCMʼs, schränken den Nutzungsgrad ein.
Was ist die spezifische Übertragungsleistung eines thermischen Speichers?
Vergleich von Messungen (braun) und Theorie (blau) Die spezifische Übertragungsleistung eines thermischen Speichers oder wie hier im speziellen Fall der makroverkapselten Kugel gibt besonders gut Auskunft darüber, wie schnell die Be- und Entladung von Energie möglich ist. Damit ist eine Anpassung des Wärmerzeugers an den Speicher sinnvoll möglich.
