Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

ACHEMA 2012 - Wärme speichern – kompakt und flexibel

01.06.2012
Biogasanlagen, Blockheizkraftwerke und Co. erzeugen nicht nur Strom, sondern auch Wärme. Doch diese verpufft im Gegensatz zum Strom meist ungenutzt. Eine neue Technologie soll dies künftig ändern: Sie ermöglicht es, die Wärme auf kleinstem Raum und über längere Zeiträume hinweg verlustfrei zu speichern und bei Bedarf zu nutzen.

Strom aus Biogas zu erzeugen, liegt im Trend. Noch effektiver wäre es allerdings, wenn man auch die dabei entstehende Wärme besser verwenden könnte. Denn etwa die Hälfte der im Brennstoff enthaltenen Energie wird als Wärme freigesetzt, die meist ungenutzt verpufft. Auch in Blockheizkraftwerken und vielen Industrieanlagen gehen große Mengen verloren.


Diese Zeolith-Kügelchen können Wasserdampf in ihren Poren binden – dabei entsteht Wärme. © Fraunhofer IGB

Das Problem: Die Wärme wird meist nicht zu dem Zeitpunkt gebraucht, an dem sie entsteht. Sie zu speichern, ist nur bedingt möglich. Bislang nutzt man dazu Wassertanks – sie können jedoch lediglich eine begrenzte Menge Wärme aufnehmen. Diese lässt sich zudem nur über kurze Zeiträume speichern, denn obwohl die Wassertanks isoliert sind, gibt das Wasser die Wärme im Laufe der Zeit an die Umgebung ab.

Einen neuartigen Wärmespeicher entwickeln Wissenschaftler vom Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart gemeinsam mit Industriepartnern, unter anderem der ZeoSys GmbH in Berlin. Die Besonderheit: Der Speicher kann drei- bis viermal so viel Wärme speichern wie Wasser – die Behälter müssten also nur etwa ein Viertel so groß sein wie Wasserspeicher. Zudem hält er die Wärme über lange Zeiträume ohne Verluste und kann auch bei Temperaturen deutlich über 100 Grad Celsius arbeiten.

Das Prinzip: Der Speicher enthält Zeolith-Kügelchen, altgriechisch für siedender Stein. Üblicherweise wird dieses Material als Ionentauscher eingesetzt, etwa zur Wasserenthärtung. Zeolithe sind porös, ihre Oberfläche ist daher enorm groß: Ein Gramm dieser Kugeln hat eine Oberfläche von bis zu 1000 Quadratmetern. Kommt das Material mit Wasserdampf in Berührung, bindet es diesen in den Poren – dabei entsteht Wärme. Zur Wärmespeicherung entfernt man das Wasser, indem man das Material unter Wärmezufuhr trocknet.

Die Energie ist dann gespeichert, aber – anders als bei Wasserspeichern – nicht dadurch, dass das Material fühlbar erwärmt ist. Gespeichert wird quasi das Potenzial, Wasser aufzunehmen und dabei Wärme freizusetzen – man spricht auch von sorptiven Wärmespeichern. Verhindert man, dass der getrocknete Zeolith mit Wasser in Berührung kommt, kann die Wärme ohne zeitliche Beschränkung gespeichert werden.

Mobile Versuchsanlage mit 750 Liter Speichervolumen

Das Prinzip an sich ist bereits bekannt. Eine breite technische Anwendung in Speichern gab es bislang jedoch nicht. »Wir haben das Prinzip aufgegriffen und technisch umgesetzt«, sagt Mike Blicker, Gruppenleiter Wärme- und Sorptionssysteme am IGB. Zunächst haben die Forscher in einem 1,5-Liter-Reaktor und später einem 15-Liter-Reaktor gezeigt, dass das Verfahren grundsätzlich funktioniert. »Wir haben die Prozess- und Verfahrenstechnik entwickelt und uns angeschaut, wie wir das Wärmespeicherprinzip technisch umsetzen können – also beispielsweise, wie ein Speicher aufgebaut werden muss und an welcher Stelle man Wärmetauscher, Pumpen und Ventile benötigt«, erläutert Blicker.

Die Materialtests wurden von den Entwicklungspartnern übernommen: Sie haben untersucht, welche der verschiedenen Zeolithe sich am besten eignen, wie groß die Zeolithkügelchen sein sollten und ob der Werkstoff auch nach vielen Speicherzyklen noch stabil ist. Die Wärme konnte viele tausend Male gespeichert werden, ohne dass das System größere Verschleißerscheinungen gezeigt hätte. Die Ergebnisse haben die Forscher auf die aktuelle Versuchsanlage übertragen: Sie umfasst 750 Liter Speichervolumen und befindet sich mit allen nötigen Zusatzaggregaten in einem transportablen Container. Somit können die Wissenschaftler die Anlage an unterschiedlichen Einsatzorten unter realistischen Bedingungen testen.

In einem weiteren Schritt werden die Forscher die Herstellungskosten reduzieren, die Anlage weiter optimieren und auf verschiedene Anforderungen hin anpassen. Ziel ist es, die Wärme sowohl in Industrieanlagen speichern zu können als auch in kleinen Blockheizkraftwerken, wie sie etwa in größeren Wohnhäusern genutzt werden. Im Vordergrund stehen zunächst die industriellen Anwendungen. »Ideal wäre eine Art Baukastensystem, aus dem man den Speicher je nach Anforderung zusammensetzen kann«, sagt Blicker. Auf der Messe ACHEMA vom 18. bis 22. Juni 2012 in Frankfurt zeigen die Forscher am Fraunhofer-Stand in Halle 9.2, Stand D64 an einem Modell, wie die sorptive Wärmespeicherung funktioniert.

Mike Blicker | Fraunhofer Forschung Kompakt
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2012/juni/waerme-speichern-kompakt-und-flexibel.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht Wasserstoff – Energieträger der Zukunft?
20.05.2019 | Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

nachricht Sensor+Test 2019: Sanftere künstliche Beatmung
16.05.2019 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Geometrie eines Elektrons erstmals bestimmt

Physiker der Universität Basel können erstmals zeigen, wie ein einzelnes Elektron in einem künstlichen Atom aussieht. Mithilfe einer neu entwickelten Methode sind sie in der Lage, die Aufenthaltswahrscheinlichkeit eines Elektrons im Raum darzustellen. Dadurch lässt sich die Kontrolle von Elektronenspins verbessern, die als kleinste Informationseinheit eines zukünftigen Quantencomputers dienen könnten. Die Experimente wurden in «Physical Review Letters» und die Theorie dazu in «Physical Review B» veröffentlicht.

Der Spin eines Elektrons ist ein vielversprechender Kandidat, um als kleinste Informationseinheit (Qubit) eines Quantencomputers genutzt zu werden. Diesen Spin...

Im Focus: The geometry of an electron determined for the first time

Physicists at the University of Basel are able to show for the first time how a single electron looks in an artificial atom. A newly developed method enables them to show the probability of an electron being present in a space. This allows improved control of electron spins, which could serve as the smallest information unit in a future quantum computer. The experiments were published in Physical Review Letters and the related theory in Physical Review B.

The spin of an electron is a promising candidate for use as the smallest information unit (qubit) of a quantum computer. Controlling and switching this spin or...

Im Focus: Optische Superlinsen aus Gold

Oldenburger Forscher entwickeln neues optisches Mikroskop mit extrem hoher Auflösung

Eine kegelförmige Spitze aus Gold bildet das Kernstück eines neuen, extrem leistungsfähigen optischen Mikroskops, das Oldenburger Wissenschaftler in der...

Im Focus: Impfen über die Haut – Gezielter Wirkstofftransport mit Hilfe von Nanopartikeln

Forschenden am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam ist es gelungen Nanopartikel so weiterzuentwickeln, dass sie von speziellen Zellen der menschlichen Haut aufgenommen werden können. Diese sogenannten Langerhans Zellen koordinieren die Immunantwort und alarmieren den Körper, wenn Erreger oder Tumore im Organismus auftreten. Mit dieser neuen Technologieplattform könnten nun gezielt Wirkstoffe, zum Beispiel Impfstoffe oder Medikamente, in Langerhans Zellen eingebracht werden, um eine kontrollierte Immunantwort zu erreichen.

Die Haut ist ein besonders attraktiver Ort für die Applikation vieler Medikamente, die das Immunsystem beeinflussen. Die geeigneten Zielzellen liegen in der...

Im Focus: Chaperone halten das Tumorsuppressor-Protein p53 in Schach: Komplexer Regelkreis schützt vor Krebs

Über Leben und Tod einer Zelle entscheidet das Anti-Tumor-Protein p53: Erkennt es Schäden im Erbgut, treibt es die Zelle in den Selbstmord. Eine neue Forschungsarbeit an der Technischen Universität München (TUM) zeigt, dass diese körpereigene Krebsabwehr nur funktioniert, wenn bestimmte Proteine, die Chaperone, dies zulassen.

Eine Krebstherapie ohne Nebenwirkungen, die gezielt nur Tumorzellen angreift – noch können Ärzte und Patienten davon nur träumen. Dabei hat die Natur ein...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Kindermediziner tagen in Leipzig

22.05.2019 | Veranstaltungen

Jubiläumskongress zur Radiologie der Zukunft

22.05.2019 | Veranstaltungen

Wissensparcour bei der time4you gestartet

22.05.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Geometrie eines Elektrons erstmals bestimmt

23.05.2019 | Physik Astronomie

Galaxien als „kosmische Kochtöpfe“

23.05.2019 | Physik Astronomie

Auflösen von Proteinstau am Eingang von Mitochondrien

23.05.2019 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics