Dauerhafte Speicherung von Wärmeenergie

10. Dezember 2013, 14:36 Uhr
Dauerhafte Speicherung von Wärmeenergie
Dauerhafte Speicherung von Wärmeenergie

Bei Kraftwerken und industriellen Prozessen wird oft mehr als 50 % der zugeführten Energie nutzlos als Abwärme verschwendet. Schön wäre es daher, wenn man diese Wärme nutzbringend einsetzen könnte. Fernwärme verlangt nach einer teuren Infrastruktur und kann nur in der Nachbarschaft der Wärmequellen sinnvoll genutzt werden. Bisherige Wärmespeicher bestanden in aller Regel aus großen Wassertanks, deren Temperatur und somit Energiegehalt aber aufgrund von realer statt idealer Isolierung mit der Zeit sinkt. Die Fraunhofer Gesellschaft hat nun in Zusammenarbeit mit der Zeos GmbH einen funktionierenden Wärmespeicher auf Basis von Zeolith gebaut.

 

Unter Zeolith (von griechisch „zeein“ = sieden und „lithos“ = Stein) versteht man extrem poröse Silikatminerale, die in ihren Poren bis zu 40 % der Trockenmasse an Wasser adsorbieren können. Um sich die Eigenschaften klar zu machen: Nur 1 g dieses Minerals hat eine wirksame Oberfläche von bis zu 1000 m2! Die Speicherung von Wärme  funktioniert folgendermaßen: Zeolith ist bestrebt, Wasser (aus Wasserdampf in der Luft z.B.) in seinen Poren einzulagern und dabei wird Wärmeenergie frei. Die Energiespeicherung geschieht durch Erhitzen des Minerals, dass das Wasser aus den Poren vertreibt. Solange man also die Wasserquelle von einem Zeolith-Tank fernhält (keine Luft bzw. keinen Wasserdampf hineingelangen lässt), bleibt die gespeicherte Energie unbegrenzt erhalten. Ein weiteres Plus dieser Technologie ist, dass Zeolith bis zu Vierfachen der Energie gegenüber von Wasser gleichen Volumens speichern kann. Zeolith-Wärmespeicher können dabei also auch noch deutlich kleiner ausfallen. Neben dem geringen Isolationsaufwand senkt diese Eigenschaft die Installationskosten zusätzlich.

 

Auch wenn die grundsätzliche Physik von Zeolith schon länger klar ist, war die Entwicklung eines funktionierenden Speichers damit nicht so einfach. So wurde zuerst ein 1,5 l fassender Wärmespeicher für Experimente gebaut und dann ein 15 l fassender. Es musste lange optimiert werden, um herauszufinden welches unter den unzähligen Zeolith-Mineralien sich gut eignet, und dann musste man noch die optimale Zeolith-Pelletgröße heraus zu finden. Nach schrittweisen Vergrößerungen des Systems sind die Forscher nun bei einem immer noch mobilen 750-l-Tank angelangt, der vom 18.6. bis zum 22.6.2012 auf der ALCHEMA in Frankfurt ausgestellt wird.

 

Foto: Fraunhofer IGB

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