Welches Material kann lange Wärme speichern?

Thermische Energiespeicherung mit Paraffinen und Salzhydraten: Wärme speichern für die Zukunft

Mit dem zunehmenden Bedarf an nachhaltiger Energiegewinnung und -nutzung wird die effiziente Speicherung von Wärmeenergie immer wichtiger. Paraffine und Salzhydrate haben sich als vielversprechende Materialien für diese Aufgabe erwiesen, da sie große Wärmemengen bei ihren Phasenübergängen speichern können.

Paraffine: Wachsartige Materialien mit hohem Wärmepotential

Paraffine sind wachsartige Kohlenwasserstoffe, die bei Raumtemperatur fest sind. Beim Erhitzen schmelzen sie zu Flüssigkeiten. Der Schmelzpunkt von Paraffinen kann durch die Wahl der Kohlenstoffkettenlänge angepasst werden. Kurzkettige Paraffine schmelzen bei niedrigeren Temperaturen, während langkettige Paraffine höhere Schmelzpunkte haben.

Der Hauptvorteil von Paraffinen für die thermische Energiespeicherung ist ihre hohe latente Schmelzwärme. Die latente Schmelzwärme ist die Wärmemenge, die benötigt wird, um eine Einheit Masse eines Materials von einem Feststoff in eine Flüssigkeit umzuwandeln, ohne seine Temperatur zu erhöhen. Je höher die latente Schmelzwärme, desto mehr Wärme kann das Material speichern. Paraffine haben typischerweise latente Schmelzwärmen zwischen 150 und 250 kJ/kg.

Salzhydrate: Hydrate mit reversibler Wärmefreisetzung

Salzhydrate sind Verbindungen aus einem Salz und Wasser. Bei bestimmten Temperaturen und Drücken können Salzhydrate Wasser verlieren und zu Anhydraten werden, oder sie können Wasser aufnehmen und zu Hydraten werden. Der Prozess des Wasserverlusts oder der Wasseraufnahme ist mit der Freisetzung oder Absorption von Wärme verbunden.

Die latente Wärme von Salzhydraten kann sogar noch höher sein als die von Paraffinen, da sie sowohl die Wärme enthält, die für den Phasenübergang benötigt wird, als auch die Wärme, die mit der Lösung oder Kristallisation des Salzes verbunden ist. Beispielsweise hat Natriumchlorid-Hexahydrat eine latente Schmelzwärme von rund 334 kJ/kg.

Anwendungen in thermischen Energiesystemen

Paraffine und Salzhydrate werden in einer Vielzahl von thermischen Energiesystemen eingesetzt, darunter:

• Wärmespeicher für Solaranlagen: Paraffine werden häufig in Sonnenkollektoren verwendet, um die während des Tages gesammelte Wärme zu speichern und nachts freizusetzen.
• Wärmespeicher für industrielle Prozesse: Salzhydrate werden in industriellen Prozessen eingesetzt, um Wärme aus Abgasen oder überschüssiger Wärme zu speichern und für spätere Verwendung zu nutzen.
• Saisonale Wärmespeicher: Paraffine und Salzhydrate können in saisonalen Wärmespeichern verwendet werden, um Wärme aus dem Sommer für die Nutzung im Winter zu speichern.

Fortschritte in der Forschung

Die Forschung zu Paraffinen und Salzhydraten für die thermische Energiespeicherung ist ständig im Gange. Forscher untersuchen neue Materialien, modifizieren bestehende Materialien und entwickeln neue Technologien, um die Energiedichte, Haltbarkeit und Kosteneffizienz dieser Materialien zu verbessern.

Fazit

Paraffine und Salzhydrate sind vielversprechende Materialien für die thermische Energiespeicherung. Ihre Fähigkeit, große Wärmemengen bei Phasenübergängen zu speichern, macht sie zu idealen Kandidaten für effiziente Energiesysteme. Die stetige Forschung wird neue Anwendungen für diese vielseitigen Materialien erschließen und dazu beitragen, eine nachhaltigere Zukunft zu schaffen.