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Projekt

 

In den vergangenen Jahren ist die Nachfrage an Energie für Anwendungen der Kühl- und Klimatechnik stetig gewachsen. Der Gebrauch thermischer Energiespeicher hat sich dabei als effiziente Methode herausgestellt, um den zunehmenden Bedarf an elektrischer Leistung zu bewältigen und Lastspitzen zu verschieben. In konventionellen Kältespeichern und -verteilungssystemen kommen Wasser oder Sole als Wärmeträger zum Einsatz, um die Energie in Form der sensiblen Wärmekapazität des Wassers zu speichern und/oder zu übertragen. Da der Temperaturbereich zwischen Vor- und Rücklauf normalerweise sehr schmal ist, benötigen diese Systeme hohe Volumenströme und große Speichervolumen. Multifunktionale Wärmeträgerfluide, auch bekannt als Phase Change Slurries (PCS), wurden untersucht um höhere Speicherkapazitäten zu erzielen. Diese PCS bestehen aus einer dispergierten Phase als latentem Wärmeträger und einer kontinuierliche Phase als Trägerfluid und weisen somit eine höhere Energiedichte als Wasser auf, da sowohl die sensible, als auch die latente Wärmekapazität des Materials genutzt wird.

Die Ziele dieses Projekts sind, ein stabiles und passendes PCS im Temperaturbereich von 0-20°C für Klimatisierungs- und Kühlungsanwendungen zu entwickeln und die Nutzung als Kältespeichermedium für solare Kühlsysteme mit höchster Effizienz zu untersuchen. Innerhalb des Projekts werden PCS aus Paraffin/Wasser-Dispersionen, CO2-Hydrate und Kombinationen von diesen betrachtet. Paraffin/Wasser-Dispersionen sind kolloide Systeme, in denen feine Paraffin-Tröpfchen mit Hilfe eines Emulgators in Wasser dispergiert sind. CO2-Hydrate sind kristalline Verbindungen, welche aus Wasser und CO2-Molekülen bestehen. Die Kombination der CO2-Hydrate und Dispersionen wird erprobt, um die Wärmespeicherkapoazität des Fluids weiter zu erhöhen. Diese PCS werden in Hinsicht auf Bildungskinetik, Stabilität, thermophysikalische Eigenschaften, rheologisches Verhalten und ökologische Aspekte hin untersucht.

In einer solaren Kältemaschine werden Anwendungstests der PCS als Kältespeichermedium werden durchgeführt, um deren Anwendungspotential zu bewerten. Da allein über die Temperatur der Ladezustand des Speichers nicht mehr ermittelt werden kann, wird hierfür ein Ladesensor entwickelt, welcher den Feststoffanteil der PCS bestimmt. Weiterhin wird die Leistung eines PCS-Speichers simuliert und gemessen. Die Wissensbasis zur Herstellung der PCS, die im Laufe des Projekts gewonnen wird, kann genutzt werden um weitere neuartige Wärmeträgerfluide für verschiedene Anwendungen zu entwickeln.