Speicherung von Wärme unter Ausnutzung des Phasenwechsels

Speicherung von Wärme unter Ausnutzung des Phasenwechsels (Bild: 1/2)

Speicherung von Wärme unter Ausnutzung des Phasenwechsels

Über die Speicherung von Wärme wird in der Energiewirtschaft naturgemäß ausführlich diskutiert. Zu den häufigsten Methoden der Wärmespeicherung zählen die Nutzung der Wärmekapazität, der Wärme des Phasenübergangs, der Wärme fotochemischer Reaktionen sowie die Erzeugung von Kraftstoffen. Die vorliegende Studie konzentriert sich auf die Speicherung der Wärme unter Nutzung von Prozessen des Schmelzens und Erstarrens, die jeweils einen Sonderfall der real auftretenden Phasenwechselprozesse bilden.

Das hier untersuchte System zur Speicherung und Freisetzung von Wärme umfasst ein erstarrendes Phasenwechselmaterial (PCM), einen Behälter sowie ein Medium, das zur Übertragung der Wärme nach außen dient. In Abbildung 1 wurde beispielhaft dieser Prozess der Speicherung und Freisetzung von Wärme dargestellt. In einem wärmegedämmten Behälter befindet sich nun ein PCM, dass die Wärme beim Schmelzen speichert und beim Erstarren wieder freisetzt. Das an der Speicherung bzw. Freisetzung der Wärme beteiligte Speichermedium durchströmt einen bzw. mehrere Kanäle, die im PCM eingetaucht sind. Der Erstarrungsprozess setzt ein, wenn das PCM seine Erstarrungstemperatur erreicht hat. In dieser Prozessphase spielen die thermophysikalischen Eigenschaften des PCM, seine geometrische Form sowie die Bedingungen der Wärmeabnahme eine wichtige Rolle.