„nachhaltigen technologien“ 4|2019

Man unterscheidet zwischen „geschlossenen“ Sys- temen, bei denen beide Stoffe getrennt aufbewahrt und zur Reaktion zusammengebracht werden können und „offenen“ Systemen, bei denen ein Reaktand in die Umgebung entlassen und aus dieser wieder entnommen werden kann. Letzteres kann z. B. bei der Reaktion Zeolith/Wasser realisiert werden. Der Wasserdampf kann in die Umgebung entlassen und muss nicht im System gespeichert werden. Dadurch lassen sich prinzipiell höhere Speicherkapazitäten erreichen. Ausblick Während die maximale Speicherkapazität eine Materialeigenschaft ist, hängt die real erreichbare Kapazität von den Betriebsbedingungen ab. Diese re- duziert sich sowohl durch die anwendungsbedingten Lade- und Entladetemperaturen und die Tatsache, dass die Speicherkomponente in der Regel isoliert sein muss und über Geometrien zum Wärme- und (im Fall thermochemischer Speicher) Stoffübergang verfügen muss. Ziel der aktuellen Aktivitäten ist es, so früh wie möglich potenzielle Speichermaterialien realistisch beurteilen zu können. Zukünftig soll der Fokus dabei vermehrt auf der Interaktion zwischen Material und Speicherkomponente liegen. (Temperaturen zwischen 95 °C und 38 °C) bei 66,5 kWh/m³. Wobei sich alle Kapazitätsangaben ausschließlich auf das Volumen des Speichermaterials beziehen. Komponentendesign Für die Realisierung latenter und thermochemischer Energiespeicherkomponenten kommt eine Vielzahl von Bauformen in Frage [4] . Entscheidend für die op- timale Auswahl sind die Anforderungen an das ein- gesetzte Speichermaterial, die thermische Leistung und die nutzbare Energie. Die einfachste Bauform ist ein Speicher mit Direkt- Beladung. Hierbei ist das Wärmeträgerfluid auch gleichzeitig das Speichermedium, z. B. ein Warm- wasserspeicher. Für Latentwärmespeicher müssen Wärmeträgerfluid und Phasenwechselmaterial ge- trennt werden. Man spricht daher von Speichern mit „indirekter“ Be- und Entladung. Die Speicherkomponente kann mit Phasenwechsel- material gefüllt sein und in ihrem Inneren einen mit Wärmeträgerfluid durchströmten Wärmeübertrager aufweisen. Das Phasenwechselmaterial kann aber auch in verkapselter Form vorliegen und vom Wär- meträgerfluid umströmt werden. Sonderformen sind Direkt-Kontakt-Speicher, bei dem das Speichermate- rial direkt vom Wärmeträgerfluid durchströmt wird, oder sogenannte „PCM-Slurries“, Mischungen aus Wärmeträgermaterial und Phasenwechselmaterial, die auch bei festem Phasenwechselmaterial-Anteil pumpfähig bleiben. Für die Realisierung thermochemischer Speicher wird das Design der Speicherkomponenten deutlich kom- plexer, weil neben dem Wärme- auch der Stoffüber- gang ermöglicht werden muss. Allgemein müssen bei den Speicherreaktionen zwei Stoffe getrennt und wieder zusammengeführt werden, wobei gleichzeitig Wärme zu- und abgeführt werden muss. Beides soll effizient und auf kleinstem Raum umgesetzt werden, damit hohe Leistungen und Speicherkapazitäten erreicht werden. Weiterführende Informationen / Links im E-Paper [1] http://task58.iea-shc.org/ [2] https://iea-eces.org/annexes/#running -materials-and-components [3] Benjamin Fumey et al., Building application specific temperatures for the testing of phase change and thermo-chemical materials, components and systems, Renewable & Sustainable Energy Reviews, Elsevier, 2019, to be published [4] Hauer, A., Hiebler, S., Reuß, M. (2013), Wärmespeicher, BINE Fachbuch, 5. Vollständig überarbeitete Auflage, Fraunhofer IRB Verlag, Bonn, ISBN 978-8167-8366-4 Dr. Andreas Hauer ist Leiter des Bereichs „Energy Storage“ am Zentrum für Angewandte Energieforschung ZAE, Bayern. Reaktor für einen Absorptionsspeicher (Lithiumchlorid/ Wasser) Foto: ZAE Bayern