Neue Polymer-Latentwärmespeicher für Industrie, Solarthermie, Wärmenetze und Kraftwerke im Temperaturbereich 80-400°C

Die Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft FFG fördert das Projekt StoreITup-IF zur Forschung und Entwicklung von thermischen Speichern. Unter der Projektleitung des Austrian Institute of Technology (AIT) ist das Projektziel, einen ökonomischen Latentwärmespeicher mit polymeren Phasenwechselmaterialien (Phase Change Material, PCM) in einem Temperaturbereich von 80 bis 400 °C zu entwickeln. Diese Wärmespeicher haben gegenüber herkömmlichen Speichern den Vorteil, dass sie neben der sensiblen Energie auch latente Energie speichern können und somit eine höhere Energiedichte aufweisen. Die latente Energie speichert die bei dem physikalischen Phasenumwandlungsprozess im Werkstoff enthaltende Enthalpie, ohne, dass sich die Temperatur des umgewandelten Stoffes stark verändert. Derzeit werden als Phasenwechselmaterialien meistens Salze oder Paraffinöle eingesetzt. Salze haben den Nachteil, dass sie korrosiv und/oder teuer sind und Paraffinöle können nur im unteren Temperaturbereich eingesetzt werden, wodurch sie für viele industrielle Anwendungen ungeeignet sind.

Vorteile der Polymere sind die globale Verfügbarkeit in großindustriellen Maßstab, das Vorhandensein einer entwickelten Recylingindustrie, die gute Verarbeitbarkeit und die geringen Kosten. Zudem können mittlerweile viele Polymere aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden, was besonders im Projekt beachtet wird.

Um gleichzeitig hohe Speicherdichten und hohe Speicherleistungen erreichen zu können, werden im Projekt einerseits wärmeleitfähige Kunststoffe und andererseits industriell fertigbare Hochleistungswärmeübertrager aus Aluminium entwickelt und eingesetzt.

Insgesamt werden fünf Laborspeicher entwickelt und getestet, um schließlich die besten Materialien und Speicherkonzepte erstmals in zwei industriellen Anlagen zu testen: Am LKR Ranshofen wird die Abwärme aus dem Aluminiumdruckgussprozess zwischengespeichert, um später in anderen Prozessen wiederverwendet zu werden. Der zweite Speicher wird in Kombination mit einer Hochtemperaturwärmepumpe bei der Fa. Geba Kunststofftechnik, St. Veit, im Polymer-Extrusions-Prozess zu Zwischenspeicherung von Abwärme genutzt.

Publikationen:

C. Zauner, F. Hengstberger, M. Etzel, D. Lager, R. Hofmann, H. Walter, Experimental characterization and simulation of a fin-tube latent heat storage using high density polyethylene as PCM, Applied Energy 2016 (179), 506-519, https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2016.06.138

C. Zauner, F. Hengstberger, B. Mörzinger, R. Hofmann, H. Walter, Experimental characterization and simulation of a hybrid sensible-latent heat storage, Applied Energy 2017 (189), 506-519, https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2016.12.079

C. Zauner, F. Hengstberger, M. Etzel, D. Lager, R. Hofmann, H. Walter, Durability of a fin-tube latent heat storage using high density polyethylene as PCM, IOP Conf. Ser: Mater. Sci. Eng. 2017 (251), 012123, https://doi.org/10.1088/1757-899X/251/1/012123

C. Zauner, R. Hofmann, B. Windholz, Increasing Energy Efficiency in Pulp and Paper Production by Employing a New Type of Latent Heat Storage, Computer Aided Chem. Eng. 2018 (43), 1359-1364, https://doi.org/10.1016/B978-0-444-64235-6.50238-2