Heiß oder kalt: Temperatursysteme mit Wachs sparen Energie

Paraffine können sowohl Kälte als auch Wärme aufnehmen und gezielt wieder abgeben. Ein Einsatz bei der Klimatisierung von Gebäuden oder der Speicherung von Sonnenwärme nutzt diese Eigenschaft.

Bisherige Verfahren zum Transport und zur Speicherung von Wärme sowie zur Kühlung von Anlagen setzen vor allem auf Wasser als Wärmeträger. Mehrere deutsche Forschungsgruppen arbeiten derzeit an Paraffinen für die Speicherung von Energie. Die verschiedenen Ansätze wurden jüngst vom BINE-Informationsdienst vorgestellt.

Bei Praffinen handelt es sich um Wachs, das je nach Umgebungstemperatur schmilzt oder erstarrt. Verfestigt es sich, ist das gleichbedeutend mit der Abgabe von Energie. Entsprechend wird während des Schmelzvorgangs Energie aufgenommen.

Gibt man die Paraffine in Wasser, erhöht sich die Energiedichte des Gemischs um den Faktor 2,5. Durch ihre Zugabe kann mehr Wärme aufgenommen oder länger für Kühlung gesorgt werden. Das Wachs wird entweder als kleine Kapseln oder in Tropfenform in der Transportflüssigkeit verteilt. Entscheidend beim Einsatz dieser auch Phase Change Slurries (PCS) genannten Materialien ist ihre Zusammensetzung: PCS sind nur in einem engen Temperaturfenster um ihren Schmelzpunkt sinnvoll anwendbar. Je nach Auswahl der chemischen Komponenten liegt dieser zwischen minus 20 und plus 100 Grad Celsius.

Das potenzielle Einsatzspektrum von PCS ist vielfältig. Beispielsweise könnte Nachtkälte gespeichert werden, um Geräte am Tag zu kühlen und Leistungsspitzen in Kühlsystemen abzufangen. Wegen der im Vergleich zu anderen Flüssigkeiten höheren Energiedichte von Paraffinen liessen sich Kühlgeräte, bei gleichbleibender Leitung, kleiner konzipieren. Aber auch Wärme lässt sich mit Paraffinen besser speichern. Wärmepumpen könnten für die Heizung von Räumen auf zusätzliche Energiereservoirs zurückgreifen.

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE gehen davon aus, dass derzeitige Paraffine bereits nach sechs Jahren oder 10.000 Verflüssigungsvorgängen ersetzt werden müssen. Die Wissenschaftler peilen jedoch eine Betriebsdauer von 20 bis 30 Jahren und mehr als 20.000 Verformungszyklen an. Des weiteren steht vor allem die Senkung der Herstellungskosten im Zentrum der Forschung. Zwar könnten die Betriebskosten mit dem Einsatz von PCS deutlich gesenkt werden. Doch liegen die Installationskosten der neuen Technik derzeit noch weit über denen herkömmlicher Wärmespeicher und Kühlanlagen.

Kommentare

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  1. rich sagt:

    Nun dann auch bald : Paraffin mit polychlorierten Daempfen in der Atemluft…
    Herrlich…
    Dass wir wieder neue gaseabgebende,
    absolut krankhafte Stoffe in unserer naechsten
    Atmungsumwelt haben…Hoert diese Schei…nicht endlich auf?…!!!
    Frueher war es Asbest…im Haus.
    Industrien brueten ueber neues Wachstum…
    Demnaechst Wollpullover mit geringer, „voellig ungefaehrlicher“
    Uranstrahlkraft…Waermt sanft…winters…Geht sensitiv unter die Haut so der
    unschlagbare Werbeslogan…
    Von der Firma : „URAN strahlt fuers Leben“…
    Hoffentlich so teuer ,dass es unerschwinglich fuer die einfachen Leute ist…
    Das waers Oder…??!!
    Was treiben die Typen alles noch mit uns bis endlich Schluss damit…
    Krank und kaputt dieser Laden.
    Wir muessen da bald raus… Deutschland!!

  2. Gregor Schock sagt:

    Nun, sehr schön.

    Öle haben auch diese Eigenschaften. Wie groß deren jeweilige Energiedichte ist kann ich ohne meine alten Lehrbücher noch nicht sagen. Auf jeden Fall hat man bei Ölen eine große Auswahl an Viskositäten, bis hin zur festen Form (Schweröl). Die Bandbreite der Temperaturbeständigkeit ist erheblich höher. Von minus 20`C bis weit über 300`C. Besonders schweres Schweröl wird bei 20`C bereits fest, ist aber sehr klebrig und für einen identischen Einsatz, wie oben beschrieben beim Parafin schwebnd im Wasser, nicht geeignet.
    Bei der Temparaturaufnahme und Abgabe schlägt es das Parafin bestimmt nach Längen.

    PS. Parafin ist der Schrecken aller Ölheizungsbetreiber.

    Gregor Schock Hamburg Schiffsing. im Ruhest.

    • Marc sagt:

      Gibt es eigentlich ein Öl, dass eine besonders niedrige Brechzahl hat (möglichst kleiner 1,46) ? Vielleicht kannst du etwas in Deinen alten Lehrbüchern darüber finden?

      Schöne Grüsse
      marc

      • Gregor Schock sagt:

        dear Marc
        Laut wikipedia ist die „Brechzahl“ ein optisch-wissenschaftlicher Begriff. Da ich als Schiffsing. keine wissenschaftiche Ausbildung genossen habe, kann ich auch nichts dazu sagen. Ich lege mich nur fest, wenn ich etwas sehr genau weiß.
        ZB. Walter-U-Bootsantriebe. Dort habe ich in wikipedia das heiße Verfahren beschrieben. Damit habe ich mich ca. 40 Jahre, auch praktisch befasst.
        Bei dem oben beschriebenen Verfahren mit Parafinkügelchen als Wärmeträger, schwimmend in Wasser, ist mir nicht klar wie die verflüssigten Kügelchen nach dem Abkühlen wieder zu Kügelchen werden sollen. Sonst ist ein Transport in Rohrleitungen und Pumpen bestimmt nicht mehr möglich. Ferner besteht die eklatante Gefahr, daß sich in dem Prozess eine Emulsion bildet, die nicht mehr zu trennen ist.

        In dieser Richtung gibt es in der Industrie bereits brauchbare Erkenntnisse, bei der Verwendung von Thermoöl-Anlagen. Da ist Öl als Wärmeträger wesentlich effizienter und sicherer als Wasser. Besonders wenn höhere Temperauren gefragt sind.

        MfG. G. Schock Hamburg