Thermochemie macht es möglich

Verlustfreie Wärmespeicherung

Wärme im Sommer erzeugen und diese dann im Winter verbrauchen? Das sollte nur sehr eingeschränkt nötig sein, denn bekanntlich lässt sich Wärme nur höchst unvollständig zwischenspeichern. Ein gewisser Wärmeaustausch mit der thermischen Umgebung ist unvermeidbar, jedenfalls wenn der Isolieraufwand im Rahmen bleiben soll. Eine Lösung sind sogenannte thermochemische Speicher, bei der die Energie in Form einer chemischen oder physikalischen Reaktion gespeichert wird. Zum Beispiel wird bei der Sorptionsspeicherung im Kessel statt Wasser ein Granulat wie Kieselgel vorgehalten. Es ist extrem porös, sodass es eine extrem große innere Oberfläche besitzt. Genau genommen ist Kieselgel kein Speichermedium, sondern ein Arbeitsmedium. Wie lädt man dieses nun auf? Indem man Wärme zuführt, es also erhitzt. Denn dadurch verdunstet alles Wasser, das von der inneren Oberflächenstruktur adsorbiert worden war. Es wird einem Kondensator zugeführt, wo es in verflüssigter Form verbleibt. Dieser Vorgang (sogenannte Desorption) könnte zum Beispiel von einer Solarthermieanlage im Sommer geleis-tet werden. Natürlich muss in diesem geladenen Zustand ein Flüssigkeitsaustausch mit der Umgebung verhindert werden, was aber technisch viel leichter und effizienter zu gewähren ist als die Verhinderung von Wärmeaustausch. Führt man nun im Winter wieder Wasser in das Arbeitsmedium, so saugt es sich voll (sogenannte Adsorption) und erhitzt sich dabei – die im Sommer benutzte Wärme für das Austrocknen des Kieselgels wird als Nutzwärme wieder frei. Diese thermochemische Speicherung überzeugt mit einer erstaunlich hohen Speicherdichte von 200 bis 300 Kilowattstunden pro Kubikmeter Kieselgel. Zum Vergleich: Wasserspeicher erreichen nur circa 60 Kilowattstunden. Die nahezu verlustfreie thermochemische Wärmespeicherung erlaubt sogar Geschäftsmodelle mit mobilen Sorptionsspeichern, die etwa auf einem Solarfeld geladen und anschließend zum Abnehmer gebracht werden. Und wissenschaftliche Fortschritte gibt es auch zu vermelden. So hat das Fraunhofer FEP im Rahmen des Projekts „ZeoMet“ einen Weg gefunden, das noch viel oberflächenreichere Material Zeolith so zu beschichten, dass ein effizienter Wärmeübergang möglich wird. Das Zeolith-Granulat wird dabei in einem Drehtrommelverfahren im Vakuum metallisiert und erhält so eine dünne Aluminium-Schicht (< 0,1 mm). Zeolith-Granulat macht allerdings eine höhere Arbeitstemperatur von 100 bis 300 °Celsius erforderlich, während Kieselgel bereits im Temperaturintervall von 40 °C bis 100 °C arbeitet. (DS)
Quelle: www.fep.fraunhofer.de