Chemische und sorptive Wärmespeicherverfahren

Wärmespeicher

Klassifizierung verschiedener Wärmespeicherprinzipien

Klassifizierung verschiedener Wärmespeicherprinzipien.

Chemische und sorptive Wärmespeicher, die zu den thermo-chemischen Speichern gezählt werden, sind relativ neue, vielversprechende Technologieansätze mit deutlichen Vorteilen gegenüber der sensiblen oder latenten Wärmespeicherung. Hier können die Speicherdichten theoretisch bis zu 10fach höher als die von Wasserspeichern sein; d. h. diese Systeme können bei gleichem Bauvolumen sehr viel mehr Energie speichern. Die gespeicherte Energie wiederum ist durch chemische und physikalisch-chemische Prozesse gebunden. Hierdurch entfallen im Wesentlichen thermische Verluste. Die Kombination dieser beiden Vorteile erlaubt nicht nur die effiziente zeitliche Speicherung, sondern auch den Transport der Wärmeenergie. Auch ist es bei sorptiven Systemen aufgrund der Analogien zu Wärmepumpen in Bezug auf die thermodynamischen Vorgänge möglich gleichzeitig Kälte zu erzeugen.

Funktionsweise der sorptiven Wärmespeicherung

Beispiel der adsorptiven (Wärme-) Energiespeicherung

Beispiel der adsorptiven (Wärme-) Energiespeicherung.

Zeolithschüttung im Versuchsreaktor

Zeolithschüttung im Versuchsreaktor.

Das Fraunhofer IGB arbeitet derzeit mit Sorptionssystemen, bei denen speziell eine physisorptive Bindung zwischen einem Reaktionspaar Adsorbens (A) – Adsorptiv (B) mit möglichst hohem Energieumsatz genutzt wird. Dieses Prinzip ist reversibel: A + B ↔ AB + Wärme (siehe Bild links). Bei der Ladung des Speichers wird der Substanz AB Wärme zugeführt, die dann in die Komponenten A und B dissoziiert. Um die Wärme zurückzugewinnen, lässt man die Komponenten A und B wieder miteinander reagieren. Solange eine Reaktion zwischen A und B verhindert wird, kann die in Form von chemischer Energie gespeicherte Wärme nicht freigesetzt werden. Bevorzugtes Adsorptiv ist Wasser mit seiner hohen Phasenübergangsenthalpie, da es kostengünstig und als Material unbedenklich ist. Aufgabe des Adsorbens (z. B. Zeolithe) ist es, eine möglichst hohe Wassermenge adsorptiv zu binden.