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- KoWaSS - Entwicklung eines kombinierten Warmwasser-Sorptionswärmespeichers für thermische Solaranlagen

- KoWaSS - Entwicklung eines kombinierten Warmwasser-Sorptionswärmespeichers für thermische Solaranlagen

Volltext

Beschreibung

Durch den steigenden Anteil an fluktuierenden Energiequellen bei der Energieversorgung besteht ein Bedarf an geeigneten Technologien für die thermische Energiespeicherung. Die Weiterentwicklung sorptiver Energiespeicher, denen aufgrund ihrer hohen Speicherdichte und der verlustfreien Speicherung großes Potential zugeschrieben wird, bildet daher einen wichtigen Baustein für eine regenerative Energieversorgung. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wurde ein neues Verfahren zur thermischen Energiespeicherung entwickelt, das auf der Kombination eines Warmwasserspeichers und eines Sorptionswärmespeichers basiert. Dabei ergänzen sich die Vorteile der jeweiligen Speichertechnik, während die Nachteile reduziert werden. Mit dem Sorptionsspeicher lässt sich Energie quasi verlustfrei speichern während der Warmwasserspeicher eine hohe Leistungsentnahme ermöglicht. Das Konzept wurde am Beispiel einer thermischen Solaranlage für Trinkwassererwärmung untersucht. Ein offenes System mit direkt in den Warmwasserspeicher integrierter Sorptionseinheit wurde als vorteilhafteste Variante identifiziert und umgesetzt. Die Funktionsfähigkeit des kombinierten Speichers wurde anhand von experimentellen Untersuchung-en an einem Prototypspeicher demonstriert. Voruntersuchungen an einem Miniaturmodell des Sorptionsspeichers zeigten, dass eine konvektive Unterstützung des Wärmetransports bei der Desorption förderlich und erforderlich ist. Bei den Untersuchungen wurden Limitierungen des Speichers ersichtlich die mithilfe von CFD-Methoden im Detail analysiert wurden, um Verbesserungsmaßnahmen abzuleiten. So wurde beispielsweise ein neuer Desorptionswärmeübertrager vorgesehen um den Wärmeeintrag bei der Desorption zu verbessern und das Potential von strukturierten Oberflächen zur Steigerung des Wärmeübergangs vom Sorptionswärmespeicher an den Warmwasserspeicher aufgezeigt. Es wurde ein Modell des kombinierten Speichers entwickelt, mit dem die thermische Leistungsfähigkeit im Vergleich zu Standardspeichern, d.h. reinen Warmwasserspeichern, untersucht wurde. Mit den derzeit kommerziell verfügbaren Sorptionsmaterialien weist der kombinierte Speicher im Vergleich zu reinen Warmwasserspeichern eine etwas höhere thermische Leistungsfähigkeit auf. Im Vergleich zum apparativen Aufwand ist der Nutzen für diese Anwendung einer solaren Trinkwassererwärmung für Einfamilienhäuser bisher noch gering. Da das Verfahren nicht auf ein bestimmtes Sorptionsmaterial beschränkt ist, könnte es sich aber in absehbarer Zeit auch für diese Anwendung lohnen, da der Nutzen mit dem Fortschritt der Materialentwicklung steigt. Es bleibt festzuhalten, dass das Verfahren technisch und theoretisch interessant ist und sich potenziell für andere Anwendungen eignet, bei denen der apparative Aufwand beispielsweise aufgrund einer größeren Dimensionierung weniger ins Gewicht fällt oder bei denen die entsprechenden Geräte bereits in Teilen vorhanden sind. Es lässt sich grundsätzlich überall dort gut anwenden, wo kleine Energiemengen über längere Zeit bei niedriger Temperatur bevorratet werden sollen.

Metadaten

Titel- KoWaSS - Entwicklung eines kombinierten Warmwasser-Sorptionswärmespeichers für thermische Solaranlagen 
Stand 2013 
Seitenzahl78 
Förderkennzeichen BWE27008

 

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