Solarenergie mit Wachs speichern
PCMs speichern Energie beim Phasenübergang von fest zu flüssig und setzen diese Energie beim umgekehrten Übergang von flüssig zu fest frei. Sobald die Übergangstemperatur erreicht worden ist, absorbiert das Material weiterhin große Mengen an Wärme bei nahezu konstanter Temperatur. Diese Wärme wird als latente Wärme des Übergangsprozesses bezeichnet. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts ENTAS (Enhancing thermal properties of PCM using nano materials) untersuchten Wissenschaftler neuartige PCM-Verbundwerkstoffe mit verbesserten thermophysikalischen Eigenschaften. Es wurde eine Reihe von Kompositmaterialien gründlich erforscht. Hierzu zählte eine Mischung von Paraffinwachs und Laurinsäure mit zwei expandierten Graphitarten. Angesichts der Phasenänderung eignet sich Paraffinwachs zur Einfangung von Wärmeenergie und zur Bereitstellung von Warmwasser sowie zur Beheizung von Räumen. Die Maßnahmen waren hauptsächlich darauf ausgerichtet, mikrostrukturelle und morphologische Analysen des PCM-Paraffinwachses mit einer variierenden Konzentration von Kohlenstoffzusätzen durchzuführen. Die Ergebnisse waren Wissenschaftlern dabei behilflich, eine Korrelation zwischen der Struktur und den thermophysikalischen Eigenschaften der PCM-Verbundwerkstoffe zu etablieren. Das Team maß unter Anwendung eines thermoanalytischen Verfahrens die latente Wärme der PCM-Verbundwerkstoffe. Anhand einer Infrarotspektroskopieanalyse wurde über ENTAS ebenfalls untersucht, wie sich die Verteilung und Konzentration auf die Wärmeeigenschaften wie bspw. die Wärmeleitfähigkeit auswirken. Die Wissenschaftler beobachteten erstmals die intermolekulare Interaktion zwischen Paraffinwachs und einer expandierten Graphitart, die nach Meinung der Wissenschaftler zu einem weitaus schmaleren Temperaturbereich im Hinblick auf die Phasenwechseltemperatur beiträgt. Ein Betrieb über weitaus geringere Temperaturintervalle begünstigt eine latente Wärmespeicherung, da die Speicherdichte verbessert wird. PCM-Komposite absorbieren große Mengen an Energie und ermöglichen dank ihrer großen Speicherkapazitäten die Konstruktion kompakter Systeme, die Energie in Form von latenter Wärme speichern. Die Energiespeicherung kann einen Beitrag für eine verbesserte Nutzung erneuerbarer Energien in Elektrizitätssystemen sorgen, da ein Gleichgewicht zwischen Stromversorgung und -nachfrage möglich ist. Die erzeugte Energie wird gespeichert, wenn die Bedingungen für erneuerbare Energien gut sind, die Nachfrage jedoch möglicherweise gering ist.
Schlüsselbegriffe
Solarenergie, Wachs, Phasenwechselmaterial, latente Wärme, ENTAS
