KOLAN – Kompakte und wirtschaftliche Latentwärmespeicher für Kühlprozesse im Niedertemperaturbereich

Laufzeit: 01.10.2013 - 30.09.2017
Auftraggeber / Zuwendungsgeber:
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Kooperationspartner: Sasol Germany GmbH, Imtech Deutschland GmbH
Pilotanlage mit 5m³ Speichertank.
© Fraunhofer ISE
Pilotanlage mit 5m³ Speichertank.
Phase Change Slurry.
© Fraunhofer ISE
Phase Change Slurry.

In thermischen Speichern wird bisher vorwiegend Wasser als Speichermedium genutzt. Kälteanwendungen bieten oft jedoch nur geringe Temperaturdifferenzen, dadurch sind große Speichervolumina notwendig. Phasenwechsel-Materialien (Phase Change Materials, PCMs) als Speichermaterialien eignen sich hier besonders, da sie durch ihr quasi isothermes Wärme- bzw. Kältespeichervermögen hohe Speicherdichten bei geringen Temperaturänderungen aufweisen. Phasenwechsel-Fluide (Phase Change Slurries, PCSs) ermöglichen durch die Beimengung eines PCM zu einem Trägerfluid unabhängig von ihrem Phasenzustand mittels Pumpen von einem Ort an einen anderen zu fördern. Damit kann der Speicher- und der Leistungsteil eines Speichersystems entkoppelt und unabhängig dimensioniert werden.

In diesem Projekt werden kostengünstige Phasenwechsel-Emulsionen mit hoher Speicherkapazität und guter Stabilität sowie PCM-Speichersysteme auf Basis makroverkapselter PCMs oder Verbundmaterialien entwickelt.

Es werden Systemsimulationen durchgeführt, um die erforderlichen Materialeigenschaften des PCMs und der Emulsionen zu definieren und das Potential der neu entwickelten Speichertechnologien abzuschätzen. Es werden speziell auf die Anwendung optimierte PCMs synthetisiert, die die erforderlichen Materialeigenschaften wie Schmelztemperatur und Enthalpie besitzen. Die Materialien sollen zum Kühlen bzw. Vorkühlen und Vorwärmen im Gebäudesektor und zur Kühlung im technischen Bereich, z.B. von Fertigungsmaschinen, eingesetzt werden. Die erfolgreichen entwickelten Emulsionen werden in einer Pilotanlage bei Imtech Deutschland GmbH unter realen Bedingungen getestet und bewertet.

Gesamtziel ist den Energieverbrauch zum Kühlen in den beiden Sektoren zu senken und damit einen Beitrag zu den Klimaschutzzielen zu leisten.