Elektrische Energie speichern - "Thermische Energie"

Elektrische Energie speichern - "Thermische Energie"

Beitragvon admin » Mo 30. Jun 2014, 10:46

Elektrische Energie und oder Wärmeenergie speichern mit :

[color=nicht erlaubt]Wärmespeicher, Fernwärmespeicher, Thermochemische Wärmespeicher, Latentwärmespeicher[/color]
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Elektrische Energie speichern - "Thermische Energie"

Beitragvon admin » So 28. Sep 2014, 13:49

Latenzwärmespeicher / Latentwärmespeicher ?

Zitat aus WIKI "Latentwärmespeicher" Ein Latentwärmespeicher (vom lateinischen latere ‚verborgen sein‘; deshalb auch die Bezeichnung latente Wärme) ist eine Einrichtung, die thermische Energie verborgen, verlustarm, mit vielen Wiederholzyklen und über lange Zeit speichern kann.

Man nutzt dazu sogenannte Phasenwechselmaterialien (engl. phase change materials, PCM), deren latente Schmelzwärme, Lösungswärme oder Absorptionswärme wesentlich größer ist als die Wärme, die sie aufgrund ihrer normalen spezifischen Wärmekapazität (ohne den Phasenumwandlungseffekt) speichern können.

Beispiele sind Wärmekissen, Kühlakkus oder mit Paraffin gefüllte Speicherelemente in den Tanks von solarthermischen Anlagen.


Nun ja, Hand aufs Herz wer wusste darüber bescheid ? Wie viele natürliche Phänomen diese selbst "latent". Sind unumstößlich vorhanden, aber nur wenige wissen wie`s funktioniert. Eigentlich sollte dieses WIKI "Latente Wärme" von allen zunächst gelesen werden die sich mindestens unsicher darüber sind um was es da geht. Nun obwohl jeder selbst die verlinkten WIKIS "studieren" kann, dennoch einige Auszüge die wichtig sind um zu begreifen was da passiert und wie "durchdrungen" unser Leben von diesem "Phänomen" ist :

Latente Wärme hat geschrieben:Als latente Wärme („latent“ lat. für „verborgen“) bezeichnet man die bei einem Phasenübergang erster Ordnung aufgenommene oder abgegebene Energiemenge (Wärme).

Latent heißt sie deshalb, weil sich dabei die Temperatur nicht ändert. Dagegen heißt die für eine Temperaturerhöhung aufgebrachte Energiemenge [color=nicht erlaubt]fühlbare Wärme[/color].

Die Wärmemenge hängt von der Art des Stoffes und des Phasenüberganges ab und natürlich von der Menge der Substanz.

Einheiten

Die latente Wärme einer bestimmten Stoffmenge hat als Energie die Einheit Joule.

Die auf die Masse bezogene spezifische latente Wärme hat die Einheit Joule/Kilogramm.

Auf die Stoffmenge bezogen („molare latente Wärme“) ist die Einheit Joule/Mol.

Bedeutung

Die latente Wärme spielt vor allem in der Meteorologie eine wichtige Rolle, in Bezug auf die Phasenübergänge des Wassers in der Erdatmosphäre. Auf einer feuchten Erdoberfläche oder gar Wasserfläche wird ein Großteil der Sonnenenergie in die Verdunstung von Wasser investiert. Dabei werden bei 20 °C etwa 2450 Kilojoule pro Kilogramm Wasser umgesetzt.

:idea: Eine Änderung der Lufttemperatur tritt dabei nicht auf, die Energie wird also sozusagen im gasförmigen Aggregatzustand des Wassers gespeichert.

:idea: Da diese Speicherung reversibel ist, wird die gleiche Energiemenge wieder frei, wenn ein aufsteigendes Luftpaket das Kondensaktionsniveau erreicht und der Wasserdampf kondensiert. Die ursprünglich am Boden durch die Sonneneinstrahlung bereitgestellte Energie wird also in größeren Höhen wieder frei und trägt dort zu einer Temperaturerhöhung bei.

Dadurch kommt es zur Ausbildung eines feucht adiabatischen Temperaturgradienten, die Atmosphäre wird also nach oben langsamer kälter, als ohne die latente Wärme bei einem trocken adiabatischen Gradienten zu erwarten wäre.


Wer immer noch Zweifel hat, möge seinen "nassen Finger" in den Wind halten und die dabei auftretende Abkühlung feststellen. Ganz offensichtlich wird dem Finger Wärme durch das Verdunsten das Wasser entzogen - sehr viel mehr Wärme (Energie) als ohne das zusätzliche Befeuchten. "Wir" alle kühlen unseren Körper durch Verdunsten unseres Schweißfilms schneller ab. Im Grund kennt jeder diesen Effekt. In einem Raum wird es dadurch nicht FÜHLBAR wärmer. Doch die messbare Lustfeuchtigkeit nimmt zu. Damit nimmt allerdings auch das Vermögen dieser Luft noch mehr Wärme "unfühlbar" - "latent" zu speichern ab. Irgendwann ist die Luft zu 100% mit latenter Wärme (Wasserdampf) "gesättigt". Das hängt auch von der fühlbaren Temperatur der Luft ab. Je höher die fühlbare Temperatur der Lust ist, desto höher ist auch ihr Vermögen "latente Wärme" aufzunehmen.

Wer einen Raum "klimatisieren" möchte - also die fühlbare Wärme absenken möchte - muss eine entsprechend hohe "latente" Energiemenge sozusagen [color=nicht erlaubt]"aus der Luft herausholen[/color]". Da es sich dabei um sehr große Energiemengen handelt die bei der Umsetzung [color=nicht erlaubt]"gasförmig"[/color] zu "flüssig" freiwerden MÜSSEN, lohnt es sich diese so gewonnene Wärme "anderweitig" nutzbar zu machen - z.B. Brauchwasser damit zu erwärmen.... :mrgreen:

Ein weiterer Aspekt der womöglich überhaupt nicht "gesehen" wird - solare Energie wird in gigantischen Mengen durch Verdunstung von Oberflächenwasser in der Atmosphäre "zwischengespeichert". Leider kann ich im Moment dazu kein entsprechendes Zahlenmaterial finden. Wer die EE "ablehnt" für "unzureichend" erklären möchte, wird wohl seine Borniertheit am ehesten erkennen, wenn er / sie versuchen müsste dieses natürliche Phänomen die menschgemachte Technologie ersetzen müsste. Das aber nur am Rande...
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Konkrete Anwendungen von Latentwärmespeicherung

Beitragvon admin » So 28. Sep 2014, 14:20

Das oben erwähnte WIKI Latentwärmespeicher sagt dazu zunächst :
Funktionsprinzipien

Latentwärmespeicher funktionieren durch die Ausnutzung der Enthalpie thermodynamischer Zustandsänderungen eines Speichermediums. Das dabei am häufigsten genutzte Prinzip ist die Ausnutzung des Phasenübergangs fest-flüssig und umgekehrt ([color=nicht erlaubt]Erstarren-Schmelzen[/color]).

Beim Aufladen des Inhalts kommerzieller Latentwärmespeicher werden meist spezielle Salze oder Paraffine als Speichermedium geschmolzen, die dabei sehr viel Wärmeenergie (Schmelzwärme) aufnehmen, wie z. B. Dikaliumhydrogenphosphat-Hexahydrat. Das Entladen findet als Erstarren statt, [color=nicht erlaubt]wobei das Speichermedium die zuvor aufgenommene große Wärmemenge als Erstarrungswärme wieder an die Umgebung abgibt.[/color]


Genau dieses Verhalten hat sich ein bedeutender Konzern zu "Nutze" gemacht und aus bekannten Basismaterialien anwendbare Chemikalien und daraus wieder Baustoffe entwickelt, welche sich durch ihr passives Vermögen - überschüssige Wärme "latent" zu speichern und ab einem bestimmten Punkt durch "Erstarren" wieder in fühlbare Wärme zurückgeben. Was wäre dafür am geeignetsten ? Wie auch bei bestimmten aktiven Heizsystemen (Infrarotheizsystemen) sind das die "umgebenden" Wandoberflächen. Auf Grund der großen Flächen und der "Nähe" zur als von Menschen (und Tieren) angenehm empfundenen gleichmäßigen Wärmestrahlung, ist ein Baustoff der "latente" Wärme graduell und großflächig abgibt wohl die cleverste Lösung. Keine wie immer geartete "Transportenergie" ist notwendig. Keine mit " Medien" gefüllte Röhren, kein elektrisches System (beides jedenfalls für die Wärmeabgabe).

Inzwischen gibt es diese "Wunderwaffe" im Handel.

Klar das Baustoffe von "irgendjemanden" produziert werden müssen. So möchte ich die folgenden Links und Firmennamen keinesfalls als Werbung verstanden wissen ! Doch wer demnächst Maßnahmen im Innenausbau durchführen möchte, sollte zumindest wissen welche Materialien es z.Z. bereits auf dem "Markt" gibt. Inwieweit solche Materialien eventuell auch "unerwünschte Nebenwirkungen" haben können, kann ich nicht beurteilen. Wie überall geht es darum wie hoch ist der nützliche Effekt im Vergleich zu "Nebenwirkungen" falls solch überhaupt zu erwarten sind. Sicher wird sich beim geringsten Anzeichen dafür eine Gruppe der üblichen Ablehner finden. Leider haben diese meist sehr lauten Gegner nicht die geringste Alternative zu anzubieten. Diesen "Spezialisten" reicht völlig "dagegen zu sein".... :roll:
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Konkrete Anwendungen von Latentwärmespeicherung (1)

Beitragvon admin » So 28. Sep 2014, 14:58

Micronal® PCM

Ein von der BASF entwickeltes Produkt erklärt "sich selbst" am schnellsten unter FAQ "Frequently asked questions"

Eine der "Antworten" auf "Wie funktioniert Micronal® PCM ?" will ich zitieren, weil darin die Funktionsweise allgemeinverständlich erklärt wird :
Micronal® PCM ist ein sogenanntes Phasenwechselmaterial, das innerhalb des Raumtemperatur- und Wohlfühlbereiches des Menschen, d.h. um 21°C, 23°C oder 26°C, einen Phasenwechsel von fest nach flüssig vollzieht und dadurch sehr große Mengen an Wärme aufnehmen kann, welche ohne Micronal® PCM zu überhöhten Innenraumtemperatur führen würden.

Dieses Prinzip der latenten Wärmespeicherung ist vergleichbar mit einem Eiswürfel, der während seines Schmelzvorgangs ein Getränk konstant bei 0°C hält. Micronal® PCM nutzt diesen einfachen physikalischen Effekt zur gezielten Stabilisierung der Raumtemperatur.

Es enthält im Kern der Mikrokapsel (Größe ca. 5 tausendstel Millimeter) ein Latentwärmespeichermaterial aus einer speziellen Wachsmischung, welches bei Temperaturanstieg über eine definierte Temperaturschwelle (21°C, 23°C oder 26°) die überschüssige Wärmeenergie absorbiert. Diese wird im im flüssigen Wachs zwischengespeichert und bei Absenkung der Temperatur unter die Temperaturschwelle wieder abgegeben.

Während die Beladung des Speichers durch die tagsüber anfallenden Wärmeeinträge eigenaktiv ab einer definierten Temperatur stattfindet, kann eine Entladung des Speichermaterials sowohl durch natürliche Ventilation, mechanische Lüftung oder auch durch regenerative oder konventionelle Kühlkonzepte erfolgen.

Als Bestandteil eines funktionalen Gebäudekonzeptes können mit Micronal® PCM Latentwärmespeichern beste Ergebnisse hinsichtlich passivem Überhitzungsschutz, Stabilisierung der Raumtemperaturen und effizienter Nutzung von Flächenkühlsystemen erzielt werden.


In der verlinkten Seite finden sich auch bereits Firmen die das "Micronal® PCM" in ihren Produkten zur Anwendung bringen. Was ebenfalls klare sein dürfte, das System kann sowohl rein "passiv" sein, aber auch durch "aktive" Methoden (wie Kühlung der Wandflächen) weiter verbessert werden.

Ich selbst prüfe für mich gerade die Möglichkeit, ein elektrisches Heizsystem in der Wand und Deckenfläche zu integrieren, welches tagsüber - bei entsprechender Sonneneinstrahlung - "aufgeladen wird" und dann in der übrigen Zeit sehr gleichmäßig eventuelle Überschusswärme wieder abgibt. Das ließe sich vermutlich mit Hilfe des KNAUF "Comfortboard 23 die Gipsplatte GKB mit Latentwärmespeicher für nachhaltiges Temperaturmanagement." realisieren.

In den Sommermonaten fängt die Deckenfläche "passiv" überschüssige Wärme "weg" - in der Heizperiode könnte ich damit die Fläche zum Heizen, aber auch zum Speichern eventueller PV-Überschüsse nutzen. Die "fühlbare" Oberflächentemperatur wird dadurch begrenzt und gleichzeitig fließt ein Teil in Form von "Phasenwechsel" in den "Speicher". Dieser Teil würde dann bei ausgeschalteter E-Heizung wieder an den Raum abgegeben .

Inwieweit man da noch über eine Raumtemperaturmessung "eingreifen" muss, werde ich (bei Realisierung) herausfinden. Eine als Raum unbenutzbare obere Dachschräge könnte ebenfalls als "Wärmeabfänger" dienen. Was ich gegenwärtig noch nicht weiß, ist der Preis im Verhältnis zu den seit langem üblichen "Gipskartonplatten" die auch ein halbwegs begabter "Selbermacher" problemlos verarbeiten kann. Jedenfalls kann jeder der sowieso ein Renovierung "vorhat" prüfen welche Verbesserung er / sie damit erreichen könnte :roll:

Als weiterer Lesestoff einige Links :

KNAUF - "Comfortboard 23"

BAULINKS "Latentwärmespeicher Micronal PCM der BASF auch in Gipsbauplatten" (2005.08.10)

oder gleichfalls und aktueller :

BAULLINKS "Comfortboard 23“: Neue Gipsplatte von Knauf mit Latentwärmespeicher-Funktion" (2014.07.01)

BASF "Mit Latentwärmespeichern Kühlenergie sparen" mit kleinem Flash zum bessern Verständnis und Video in englischer Sprache aber dt. Untertiteln :idea:

BASF "Wachs in der Wand sorgt für Wohlfühlklima" PDF-Download (startet automatisch)

"nicht ganz unbeteiligt" Fraunhofer ISE
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Thermochemische Speicher

Beitragvon admin » Fr 14. Nov 2014, 22:49

Zunächst wird damit wohl "auch" die Nutzung fossiler Energien gefördert - jedenfalls, wenn diese Begründung im Vordergrund steht :

Thermochemische Speicher sollen für konstante Last sorgen

Die Energiewende fordert neue Herangehensweisen für mehr Flexibilität konventioneller Kraftwerke

Mit dem Projekt „Thermochemischer Energiespeicher für thermische Kraftwerke und industrielle Wärme“ (TcET) wollen Forscher der TU München fossile Kraftwerke flexibler machen. Der Trick dabei: Wird eine geringe oder keine elektrische Leistung benötigt, fährt die Anlage nicht bis zum Stillstand herunter. Die überschüssige Energie wird stattdessen in thermochemischen Speichern zwischengelagert.


So jedenfalls die Meldung in BINE : Thermochemische Speicher für konstante Last

Das Ziel von TcET ist es daher, die Leistung von Kraftwerken konstant zu halten – um am Ende eine höhere Flexibilität zu erreichen. Liegt die Feuerungsleistung oberhalb der elektrischen Leistung, so wird die überschüssige Energie sinnvoll genutzt und in thermochemischen Energiespeichern zwischengelagert. Als Speichermaterial ist zum Beispiel Kalzium in Form von Kalziumoxid (gebrannter Kalk) und Kalziumhydroxid (gelöschter Kalk) denkbar. Beide Stoffe binden eine unterschiedlich hohe Energiemenge pro Gewichtseinheit. Durch eine chemische Reaktion reagiert Kalziumhydroxid zu Kalziumoxid. Fachleute sprechen vom Beladen des Speichermaterials. Der so entstandene Stoff lagert anschließend bei Umgebungstemperaturen. Bei einer Rückverstromung reagiert das beladene Speichermaterial mit Wasser unter starker Hitzeentwicklung zu Kalziumhydroxid.


hc_021k.jpg


hc_022k.jpg


In wieweit diese clevere Methode auch noch woanders - Langzeitwärmespeicher für Heizzwecke ? - nutzbar sein könnte, ob auch in kleineren Mengen "abrufbar" und was sonst noch wichtig zu wissen wäre, fehlen mir leider im Moment weitere Informationen.... :roll:
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