Heizen und Kühlen mit verbesserten Wärmeträgern

Bisher wird üblicherweise Wasser als Wärmeträger eingesetzt, um Wärme zu transportieren und Kühldecken mit Kälte zu versorgen. Künftig wächst für spezielle Einsatzbereiche Konkurrenz heran.

Forscher haben neue Wärmeträgerfluide (PCS – Phase Change Slurries) mit mindestens doppelter Energiedichte entwickelt. Das aktuelle BINE-Projektinfo „Phasenübergang speichert Wärme“ (16/2012) stellt die Fluide vor. Dabei speichern fein im Wasser verteilte Latentwärmematerialien, wie Paraffine, Wärme beim Schmelzen und geben sie beim Erstarren wieder ab.

Die neuen Fluide bieten interessante Perspektiven für einen effizienteren Umgang mit Energie: Sie können dazu beitragen, Nachfragespitzen und Leistungsschwankungen auszugleichen. Die Kälteerzeugung kann künftig in die kühleren Nachtstunden verlagert werden. Kältenetze können kleiner dimensioniert werden. Bei Systemen mit hohen Investitions- aber geringen Betriebskosten, wie Wärmepumpen und Absorptions-Kältemaschinen, lohnt es sich, überschüssige Energie zu speichern. Die Fluide werden entweder als Emulsion oder als mikroverkapselte Kügelchen in die Transportflüssigkeit eingegeben.

Den Phasenwechsel zwischen dem festen und flüssigen Zustand einer Substanz für die Energiespeicherung zu nutzen, ist unter der Bezeichnung PCM (Phase-Change-Materials) bekannt. Bisher wurden die Materialien überwiegend in Bauteilen, wie Wänden und Decken, und in gebäudetechnischen Anlagen, wie Plattenspeichern und Klimageräten, eingesetzt. PCM lassen sich für unterschiedliche Temperaturbereiche und Anwendungsgebiete maßschneidern. Ziel der Forschung ist, die Investitionskosten weiter zu senken, um den Marktzugang zu erleichtern.

Ein Kältespeicher mit den neuen Fluiden wird als Pilotanlage in der Hamburger Hafencity betrieben. Der Speicher enthält 30 Gewichtsprozent mikroverkapseltes Paraffin. Das BINE-Projektinfo „Phasenübergang speichert Wärme“ (16/2012) ist kostenfrei beim BINE Informationsdienst von FIZ Karlsruhe erhältlich – unter www.bine.info oder 0228 92379-0.
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