Entwicklung eines hybriden thermischen Drei-Zonen-Speichers

Allgemeine Informationen

Projektnummer	62135205
Projekttitel laut Förderbescheid	3-Zonen-Latent-Wärmespeicher - Entwicklung verfahrenstechnischer Grundsätze zur gesamten Prozesskette innerhalb des Behälters (Beladung, Phasenwechsel, Speicherung, Entladung) im Labormaßstab und Ableitung der technischen Anforderungen und Parameter für einen industriellen Einsatz
Akronym	3-Zonen-Latent-Wärmespeicher
Projektlaufzeit	01.02.2017 - 30.04.2019
Forschungsschwerpunkt	Energie und Umwelt
Projektkategorie	Forschung
Zuordnung
Kompetenzfeld	Energie und Umwelt
Themengebiet	Hybride thermische Speicher
Grundeinheit	Fakultät Maschinenwesen

Inhaltliche Projektbeschreibung

Bei der Speicherung von Wärme in dezentralen thermischen Energiesystemen, z. B. in häuslichen Wärmeversorgungsanlagen, kommen derzeit meist Warmwasserspeicher zum Einsatz. Die Wärme wird aufgrund der Wärmekapazität des Speichermediums und einer Temperaturdifferenz gespeichert (sensible Wärme).

Ergänzt man den Speicherinhalt mit makroverkapselten Phasenwechselmaterialien, die Wärme latent während des Phasenwechsels fest/flüssig (Schmelzen/Erstarren) bei nahezu konstanter (Schmelz-)Temperatur speichern, so lassen sich die hohe Wärmeleistung des Warmwasserspeichers und die hohe Speicherkapazität des Latentwärmespeichers kombinieren. Man spricht von hybriden thermischen Speichern.

Im Projekt wurde ein Wärmespeicher entwickelt, der das Prinzip des Warmwasserspeichers mit PCM-gefüllten, zylindrischen Kunststoff-Makrokapseln kombiniert. Durch Wahl unterschiedlicher Schmelztemperaturen der PCM kann der Speicher in mehrere Temperaturzonen eingeteilt werden.

Ergebnisse

Zunächst wurden typische Energiesysteme analysiert und die wärmetechnischen Randbedingungen (Temperaturzonen, Leistungen) für die Speicherentwicklung zusammengetragen. Als PCM wurden Paraffine und Salzhydrate untersucht, wobei letztere eine deutlich höhere Wirtschaftlichkeit garantieren, jedoch schwerer handhabbar sind. An der Hochschule Zittau/Görlitz wurde mittels wärme- und strömungstechnischer Simulationen ein zylindrisches Kapseldesign entwickelt. Diese Kapseln sind vom Projektpatner KVK Koetke mittels eines Blasformverfahrens aus Polypropylen gefertigt worden. Nach dem Befüllen mit PCM wurden die Kapseln verschweißt. Untersuchungen an Einzelkapseln mit Hilfe eines eigens entwickelten Zyklierversuchsstandes bestätigten zunächst die gewünschten Eigenschaften. Ein in Zusammenarbeit mit dem Projektpartner Heidenia entwickelter Speicherdemonstrator für eine Temperaturzone (117 PCM-Kapseln, rund 50 °C) wurde im Zittauer Kraftwerkslabor erfolgreich getestet.

Weitere Daten

• Ansprechpartner

  • Herr Prof. Jens Meinert (Projektleitung)
  • Frau Christine Borowski
  • Herr Bert Salomo
  • Herr Niklas Schulze

• Fördermittelgeber

  • ZF4239402CL6 - BMWi/AiF Berlin
  
  
  • 
  • 

• Finanzierung

  • 188.034,00 €

• Schlagworte

  • 3-Zonen-Speicher
  • Latentwärmespeicher
  • Wärmespeicher