Wärmespeicherung – Ein Baustein im intelligenten Wärme- und Kältemanagement

Phasenwechselmaterialien, auch Phase Change Materials (PCM) genannt, sowie Adsorptionsspeichermaterialien sind ein wichtiger Baustein im intelligenten und effizienten Thermomanagement. Ihr Einsatz ermöglicht ein enormes Einsparpotenzial von Primärenergie in privaten und wirtschaftlichen Bereichen, wie Transport und Logistik, Agrarwirtschaft, Gebäudestrukturen und Wärmenetze auch als ergänzende Speicherkonzepte für die Energiespeicherung mittels Power-to-heat / power-to-cold.

Eigenschaften, wie die Langzeitstabilität, sowie die effiziente Ein- und Ausspeicherung von Energie in, auf das Anwendungsszenario abgestimmte Speichermaterial, sowie die Systemmodellierung bilden die Forschungsgrundlage, um den individuellen Anforderungsprofilen unserer Partner aus verschiedensten Anwendungsbereichen gerecht zu werden.

Beispielhafter Wärmeverbund bestehend aus Solarthermie, PV, Windrad, Dieselgenerator, Biogasanlage, Wärmepumpe, Wärmespeicher, Trocknungsprozess und Kühlhaus
© Fraunhofer ICT
Beispielhafter Wärmeverbund bestehend aus Solarthermie, PV, Windrad, Dieselgenerator, Biogasanlage, Wärmepumpe, Wärmespeicher, Trocknungsprozess und Kühlhaus

Wir entwickeln zahlreiche Materialmodifikationen sowie Konzepte für die Systemintegration und die Bewertung, insbesondere im Bereich der...

  • Temperauren von -50°C bis 250°C
  • Langzeitstabilität >>1000 Zyklen
  • Auswahl von passenden Speichermaterialien und deren thermophysikalischer Beschreibung
  • Auslaufsicherheit durch Erhöhung der Viskosität (Vergelung) sowie Umhüllung der Speichermaterialien
  • hohen Wärmeleistung, durch Steigerung der Wärmeleitfähigkeit durch Zugabe von Additiven oder hochleitfähigen Strukturen
  • schaltbaren Wärmefreisetzung
  • Modellierung und Simulation
  • wirtschaftlichen sowie ökologischen Bewertung

Dabei liegt unser Fokus auf...  

  • der effizienten Überbrückung des zeitlichen Versatzes zwischen Wärme- und Stromangebot sowie dem Bedarf an Wärme- und Kälteleistung.
  • der Systembetrachtung und Konzeptionierung, wie zum Beispiel Adsorptionswärmepumpen für definierte Temperaturbereiche in mobiler und stationärer Anwendung.
  • der Sicherheit und Qualität von Systemkomponenten, wie zum Beispiel Batteriezellen und optronischen Sensoren von Produkten wie Medikamenten und Lebensmitteln.
  • des individuellen und des Anforderungsprofils auf dem Weg von der Produktion bis hin zur Anwendung.
  • der ökologischen (Life Cycle Assessment) und wirtschaftlichen Betrachtung.

Projektbeispiele aus den genannten Bereichen

Transport / Logistik

Projekt BioPCM – Module auf Basis biogener Phasenwechselmaterialien (PCM) zur natürlichen Temperierung im Transport- und Gebäudewesen

Gewächshaus

»Gewächshaustemperierung mit PCM als schaltbarem Wärmespeichermaterial«

aus dem Fraunhofer Cluster of Excellence Programmable Materials CPM

Agrarwirtschaft

Latentwärmespeicher in der solaren Trocknung: Solare Trocknung wird in der Landwirtschaft zur Dehydrierung von Produkten, wie etwa Gemüse, Früchten und medizinischen Pflanzen eingesetzt.

Gebäude

Projekt: STARK – Solarthermische Anlage zur Raumklimatisierung

Power-to-heat / power-to-cold

Isobare Messung der Adsorptionskinetik an porösen Materialien für Wärmetransforationsanwendungen

Grundlagen

"An easy-to-use modification of the potential theory of adsorption, and its application to different types of adsorbents"

Auslaufsichere hochleistungs PCM

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Erfahren Sie mehr über auslaufsichere Hochleistungs-PCM und deren Anwendung in unserem Kurzfilm mit Christian Teicht.

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