Von Batterien bis zum Riesenwärmekissen – Chemische Technik für Energiespeicher

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...Methoden zur Makroverkapselung von Salzhydrat in Graphit oder der Vergrößerung der Wärmeübertragungsflächen, indem Stahl- und Graphitrippen in den Latentspeicher integriert werden. Ein weiterer interessanter Ansatz ist der Einsatz von PCM in Wärmeträgerflüssigkeiten. Dadurch kann die Kapazität in einem definierten und begrenzten Temperaturbereich stark vergrößert werden.

Sorptionsspeicher beruhen auf dem Effekt, dass bei der Anlagerung von gasförmigen Molekülen an bestimmte Oberflächen wie zum Beispiel Zeolithe die Verdampfungswärme frei wird bzw. beim Verdampfen des Arbeitsstoffes der Umgebung Wärme entzogen wird. Ein Beispiel ist das selbstkühlende Bierfass oder aber klassisch die Kühlung von Getränken in Tongefäßen. Bislang ist die Technik für industrielle Anwendungen auf Grund ihrer apparativen Komplexität vergleichsweise teuer. Die Forschung konzentriert sich derzeit vor allem auf die Entwicklung von hocheffizienten Sorptionsmaterialien.

Höchste Energiedichte wird mit chemischen Speichern erreicht

Die höchste Energiedichte bei der Wärmespeicherung wird mit chemischen Speichern erreicht. Bei diesen wird durch zugeführte Wärme eine chemische Verbindung in ihre Bestandteile getrennt und diese werden dann separat gespeichert. Beim Entladen des Speichers werden die Komponenten zur Reaktion gebracht, wobei Wärme frei wird (exotherme Rückreaktion). Großes Potenzial wird für Gas-Feststoff-Reaktionen erwartet, da diese hohe Speicherdichten ermöglichen und eine Langzeitspeicherung von Wärme erlauben. Zu den möglichen Reaktionsarten gehört beispielsweise das Dehydratisieren von Salzhydraten oder Metallhydroxiden (z.B. Magnesium- oder Kupfersulfat-Hydrat bzw. Mg-, Ca- oder Ba(OH)₂), die Decarboxylierung von Zink-, Magnesium- oder Kalziumkarbonaten zu Metalloxiden sowie die Desoxigenierung von Metalloxiden (BaO₂oder KO₂) - allesamt endotherme und reversible Vorgänge, die je nach Reaktion in einem zwischen 100 und 1000 °C breiten Temperaturspektrum ablaufen. Aktuell werden thermochemische Wärmespeicher vom DLR im BMWi-Projekt "CWS" untersucht.

Fazit: Die Nutzung neuer Energiequellen stellt eine große Herausforderung für die Stromwirtschaft dar. Speichertechniken werden darin eine wichtige Rolle spielen. Für Industrieunternehmen, in denen vor allem Wärme aus Prozessen mit Kraft-Wärme-Kopplung genutzt werden kann, sind Wärmespeicher ein wichtiges Element, um weitere Effizienzsteigerungen im Energieeinsatz zu erreichen. Die Chemie hält für deren Entwicklung den Schlüssel in der Hand. Auf der ACHEMA 2012 wird das Thema breiten Raum einnehmen und es werden interessante Entwicklungen dafür zu sehen sein.

* Dieser Trendbericht wurde von internationalen Fachjournalisten in Auftrag der Dechema zusammengestellt.

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