Verlustfreie Solarspeicher mittels thermochemischer granular-flow Materialien

Es wird ein granulares thermo-chemisches Speichermaterial und ein neues Verfahrenskonzept entwickelt, um einen kompakten, verlustlosen Solar-Wärmespeicher zu realisieren. Die Wahl kostengünstiger Rohstoffe (natürliche Zeolithe, Salze) und ein bewegter Reaktionsraum ermöglichen höhere Effizienz und Wirtschaftlichkeit. Unterstützt wird die Entwicklung durch thermo-physikalische Methoden und Simulationsverfahren (CFD). b) Kurzfassung auf deutsch Sorptions-Wärmespeicher nutzen die Eigenschaften hygroskopischer Materialien die Enthalpie-Wärme bei der Befeuchtung freisetzen können. Diese Eigenschaft kann als verlustlose Wärmespeicherung und Bereitstellung von Energie für Raumheizung und Warmwasser in Gebäuden verwendet werden. Die dadurch realisierbar saisonale Speicherung von Solarwärme ist eine Schlüsseltechnologie für die 100%-solare Wärmeversorgung von Gebäuden. Die Nutzung der Sorptionsmaterialien ist stark von den Einsatzbedingungen abhängig: • Gewünschte (oder maximale) Nutzungstemperatur, • Luftfeuchte bei Adsorption • Leistungsentwicklung, • Regenerationstemperatur, • Desorptionsgrad des Materials, etc. Die Entwicklungs-Herausforderung im Projekt liegt in der Prozesstechnik für die Adsorption, also die Reaktionsführung für eine möglichst effiziente Freisetzung und Nutzung der im Material gespeicherten Enthalpien als auch in der Materialentwicklung selbst. Die Verwendung von kostengünstigen, umweltneutralen Rohstoffen und die Herstellung eines – in allen Stadien des Speicherzykluses- rieselfähigen Granulates mit hoher Energiedichte wird im beantragten Projekt durchgeführt. Konkret wird im eingereichten Projekt eine Wärmetrommel als Reaktionsraum eingesetzt, mit der flexible, gut steuerbare, kontinuierliche thermische Prozesse möglich sind. Mit diesem Verfahrenskonzept kann, bei Verwendung eines angepassten und optimierten Composite-Material aus natürlichem Zeolith und Salzhydrat ein effektives und kostengünstige Wärmespeichersystem realisiert werden. Ermöglicht werden die Entwicklungen durch intensive Unterstützung von thermo-physikalischer Grundlagenforschung, der Messung von Stoffdaten und der Formulierung von Stoffgesetzen die auf die hochdynamischen thermokinetischen Prozesse anwendbar sind. Die numerische Simulation der Strömungsmechanik der im Projekt entwickelten Apparate und Einrichtungen ermöglicht die Optimierung der Reaktionsdynamik, Entwicklung von Steuerungsmechanismen, Vorhersage von Erträgen und Richtlinien für Integration in haustechnische Einrichtungen. Da sich die Verfahrenstechnik der thermochemischen Speicher erst an der Schwelle der Grundlagenforschung zur angewandten Forschung befindet werden im Projekt umfangreiche Untersuchungen zum thermo-kinetischen Verhalten des Sorptionsspeichermaterials und zur Simulation des bewegten Reaktions-Bettes durchgeführt. Die Ergebnisse unterstützen nicht nur die geplanten technische Entwicklung sondern ermöglichen auch die allgemeine Formulierung von Design-Kriterien und numerischen Reaktionsmodellen für Steuerungskonzepte und Integrierbarkeit