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PCM-Kältespeicher: Forschungsprojekt KOLAN für effizientere Kühlung. (Quelle: Imtech Deutschland/BMWi)

Kältespeicher Forschung: Effizientere PCM-Speichersysteme

Das Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme erforscht neue PCM-Fluide und -Materialien für Kältespeicher. Das Projekt namens KOLAN hat zum Ziel, eine Emulsion zu entwickeln, die bei einer Temperaturdifferenz von 6 Kelvin etwa vier Mal mehr Wärme speichern kann als Wasser.

In thermischen Speichern dient bislang hauptsächlich Wasser als Speichermedium. Bei den oft nur geringen Temperaturdifferenzen von Kälteanwendungen eignen sich als Speicher Phasenwechselmaterialien (PCMs: Phase-Change-Materials) besser, die durch ihr quasi isothermes Wärme- und Kältespeichervermögen höhere Speicherdichten aufweisen. Durch Dispergierung eines PCM zu einem Trägerfluid entsteht eine Emulsion, die als Phase-Change-Slurry (PCSs) bezeichnet wird. Dieses PCS ermöglicht eine vom Phasenzustand des PCM unabhängige Förderung der Emulsion durch ein hydraulisches Pumpensystem. So lassen sich gewöhnliche Wärmeübertrager zur Beladung des PCM und einfache Tanks zur Speicherung nutzen.

Klimaschutz: Effizientere Kühltechniken für geringeren Energieverbrauch

In dem Projekt KOLAN sollen PCS auf Basis von Emulsionen mit einer hohen Speicherkapazität und Stabilität entwickelt werden. Des Weiteren werden PCM-Speicher auf Basis von makroverkapselten PCM beziehungsweise neuen Verbundmaterialien entwickelt. Gesamtziel des Projektes ist die Speicherkapazität von PCM-Speichersystemen gegenüber dem Stand der Technik bei PCM-Slurries (PCS) zu erhöhen und die Kosten zu senken. Bei Speicherung mittels makroverkapselten PCM oder Verbundmaterialien sollen vor allem die Kosten gesenkt werden. Am Ende des Projekts werden die PCS in einer Pilotanlage demonstriert. Es werden speziell auf die Anwendung optimierte PCMs entwickelt. Die neu zu entwickelnden Materialien sollen zum Kühlen beziehungsweise Vorkühlen und Vorwärmen im Gebäudesektor und zur Kühlung im technischen Bereich (z. B. von Fertigungsmaschinen), eingesetzt werden. Dabei soll der Energieverbrauch zum Kühlen in den beiden Sektoren sinken und so KOLAN einen Beitrag zu den Klimaschutzzielen leisten. (asc)

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