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Thermische Speichersysteme für dezentrale Energieumwandlungsanlagen auf Basis fossiler Energieträger, für die Stromspeicherung (Power-to-Heat-to-Power) und für die Effizienzsteigerung thermischer Prozesse

Allgemeine Informationen

Projektnummer 62137403
Projekttitel laut Förderbescheid Thermische Speichersysteme für dezentrale Energieumwandlungsanlagen auf Basis fossiler Energieträger, für die Stromspeicherung (Power-to-Heat-to-Power) und für die Effizienzsteigerung thermischer Prozesse
Akronym Nachwuchsforschergruppe F (2015 - 2018) Verlängerung
Projektlaufzeit 23.04.2018 - 30.09.2020
Forschungsschwerpunkt Energie und Umwelt
Projektkategorie Forschung
Zuordnung
Kompetenzfeld Energie und Umwelt
Themengebiet Latente und hybride thermische Speicher
Grundeinheit Fakultät Maschinenwesen

Inhaltliche Projektbeschreibung

Das Projekt schließt an eine 1. Phase des Graduiertenkollegs an, die sich mit der Entwicklung latenter Wärmespeicher für dezentrale Energiesysteme beschäftigte. Neben den zahlreichen positiven Ergebnissen der 1. Phase ergaben sich zwei wesentliche Erkenntnisse, die die inhaltliche Ausgestaltung des aktuellen Projektes maßgeblich beeinflussten.

Erstens spielen die thermophysikalischen Stoffdaten der Phasenwechselmaterialien (PCM) für die Zuverlässigkeit der wärmetechnischen Auslegung eines Latentwärmespeichers eine ganz entscheidende Rolle. Diese Stoffdaten sind nur in sehr eingeschränktem Maße verfügbar. Zweitens ist ein deutlicher Trend vom reinen Latentwärmespeicher hin zum Hybridspeicher zu erkennen, da letzterer mit der Möglichkeit der Optimierung von Wärmeinhalt und Wärmeleistung über latente bzw. sensible Speicheranteile eine bessere Anpassung an thermische Energiesysteme erlaubt.

Beide Fragen werden im aktuellen Projekt bearbeitet.

Ergebnisse

Zu den Stoffeigenschaften von PCM gehören neben der spezifischen Schmelzwärme und Wärmekapazität die temperaturabhängige Dichte sowie die Wärmeleitfähigkeit und die Viskosität der flüssigen Phase. Mit Hilfe der im Projekt PCM-Prop beschafften Messtechnik werden unterschiedlichste marktübliche PCM vermessen, die Daten systematisiert und in Datenbank- bzw. Gleichungsform gespeichert. Wärmetechnische Simulationen latenter Speicher in Plattenbauweise auf Basis dieser Stoffdatenfunktionen können dann mit den verfügbaren Versuchsanlagen validiert werden. Die wärmetechnische Auslegung eines hybriden Wärmespeichers hingegen ist deutlich anspruchsvoller, da bei der Kombination sensibler Speicheranteile (Warmwasser) mit latenten (PCM-gefüllte Kapseln) mehrere Transporteffekte zu berücksichtigen sind. Anhand eines ersten Modells in Reihe geschalteter PCM-Kugeln wird ein Berechnungsalgorithmus erarbeitet, der später auf andere Geometrien übertragen werden soll.

Weitere Daten

Zurück zur Übersicht16.06.2024 13:13:33

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