Was ist latentwärmespeicher?

Latentwärmespeicher (LWS)

Latentwärmespeicher nutzen den Phasenübergang eines Materials (z.B. von fest zu flüssig oder von flüssig zu gasförmig) zur Speicherung und Freisetzung von Wärmeenergie. Im Gegensatz zu sensiblen Wärmespeichern, bei denen die Temperatur des Speichermediums ansteigt, absorbiert oder gibt das Speichermedium bei LWS Wärme ab oder frei, ohne dass sich seine Temperatur ändert (idealisiert). Die Wärme wird als Latentwärme gespeichert.

Funktionsweise:

Aufladung (Speicherung): Wärme wird zugeführt, wodurch das Speichermaterial seinen Aggregatzustand ändert (z.B. schmilzt). Die zugeführte Energie wird als Latentwärme gespeichert.
Entladung (Freisetzung): Wärme wird dem Speichermaterial entzogen, wodurch es seinen Aggregatzustand in den ursprünglichen Zustand zurückändert (z.B. erstarrt). Die gespeicherte Latentwärme wird freigesetzt.

Vorteile:

Hohe Speicherkapazität: LWS können deutlich mehr Energie pro Volumeneinheit speichern als sensible Wärmespeicher bei gleicher Temperaturdifferenz. Dies führt zu kompakteren Speichern.
Konstante Temperatur: Die Wärme wird bei einer relativ konstanten Temperatur abgegeben oder aufgenommen, was in manchen Anwendungen vorteilhaft ist.
Flexibilität: LWS können für verschiedene Temperaturbereiche angepasst werden, indem man Speichermaterialien mit unterschiedlichen Schmelzpunkten verwendet.

Nachteile:

Hohe Kosten: Viele geeignete Speichermaterialien sind teuer.
Unterkühlung: Einige Materialien zeigen Unterkühlung, d.h. sie erstarren erst unterhalb ihres eigentlichen Schmelzpunktes.
Phasenseparation: Bei manchen Materialien können sich die Bestandteile während des Phasenübergangs entmischen.
Korrosion: Einige Speichermaterialien sind korrosiv und erfordern spezielle Behälter.
Geringe Wärmeleitfähigkeit: Viele PCM haben eine geringe Wärmeleitfähigkeit, was die Wärmeübertragung erschwert. Methoden zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit umfassen das Hinzufügen von Metallpartikeln oder die Verwendung von Rippenstrukturen.

Speichermaterialien (PCMs - Phase Change Materials):

Es gibt verschiedene Arten von PCMs, darunter:

Organische PCMs: Paraffine, Fettsäuren, Zuckeralkohole.
Anorganische PCMs: Salze (Hydrate, Nitrate, Chloride), Metalle.
Eutektische Mischungen: Mischungen aus zwei oder mehr Materialien, die einen definierten Schmelzpunkt haben.

Die Wahl des geeigneten PCM hängt von der Anwendung und den erforderlichen Temperatureigenschaften ab.

Anwendungen:

Gebäudeheizung und -kühlung: Speicherung von Solarenergie oder Abwärme zur späteren Nutzung.
Warmwasserbereitung: Speicherung von Warmwasser für den Hausgebrauch.
Kühltransporte: Temperaturstabilisierung von Kühlgütern.
Textilien: Temperaturregulierende Kleidung.
Elektronik: Kühlung von elektronischen Bauteilen.
Industrielle Prozesse: Wärmerückgewinnung und Prozesskühlung.