Phasenwechsel-Energiespeicherkugel

Am Fraunhofer IFAM Dresden stehen im wärmetechnischen Labor sowie in der Thermoanalyse hochwertige Messsysteme zur Bestimmung unterschiedlicher thermophysikalischer Stoffdaten von PCM bzw. PCM-Metall-Verbundwerkstoffen zur Verfügung: Messung der Schmelztemperatur und der spezifischen Größen Wärmekapazität und Schmelzwärme mit Hilfe der Dynamischen

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?

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 lange kann man Phasenwechselmaterialien einsetzen?

Phasenwechselmaterialien sollen idealerweise unendlich lange einsetzbar sein oder zumindest für die Laufzeit der Wärmeversorgungsanlage. Dies ist leider nicht der Fall, sondern der Vorgang des Phasenwechsels ist bei Salzhydraten einem Alterungsprozess unterworfen.

Wie unterscheidet sich die Wärmeübertragung in Kugeln von Speichern?

Die Wärmeübertragung in Kugeln unterscheidet sich von Speichern mit reinem Wasserinhalt – also sensibler Wärme – dadurch, dass im Falle der festen Phase die Wärmekonvektion zur Wärmeübertragung bei der Entladung nicht zur Verfügung steht, sondern die Wärme über den Leitungsmechanismus übertragen werden muss 7.

Welche Arten von Phasenwechselmaterial gibt es?

Dazu zählen die bereits erwähnten Paraffine, Fettsäuren, Fettalkohole, Ester und Aditole. Ihre Moleküllängen sind in der Regel begrenzt. Der Einsatz als Phasenwechselmaterial in einem thermischen Speicher unterliegt verschiedenen Randbedingungen, welchen die Materialien genügen müssen. Sie müssen auf die Wärme-/Kälteprozesse angepasst sein.

Wie beeinflusst die Größe der Kugeln die Wärmeübertragungsleistung eines hybridspeichers?

Es wird gezeigt, dass die spezifische Wärmeübertragungsleistung eines Hybridspeichers unmittelbar von der Größe der Kugeln als auch von der spezifischen Wärmeleitfähigkeit des PCM abhängt. Phasenwechselmaterialien ( phase change materials, PCMs) werden bereits seit Jahren in thermischen Speichern angewendet.