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Materialklasse mit enormem Wärmespeicherpotenzial
Themeninfo IV/2002
 

Polkappen sind Latentwärmespeicher – in einem kleinen Temperaturbereich lassen sich große Wärme- bzw. Kältemengen speichern.
© Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeres

Latentwärmespeicher

Energie effizient nutzen heißt auch, effizient Wärme und Kälte speichern. Mit Latentwärmespeichern lassen sich sehr viel höhere Speicherdichten erzielen als mit herkömmlichen Warmwasserspeichern. Der Clou besteht darin, Wärme oder auch Kälte in einem Phasenübergang eines Latentwärmespeicher- Materials zu speichern.

Wärmespeicherung spielt immer dort eine wichtige Rolle, wo es gilt Angebot und Nachfrage von Wärme im Zeitverlauf und in der Leistung anzupassen; aber auch dort, wo Versorgungssicherheit und die Netz unabhängige Versorgung gewährleistet werden oder Wärme an einen anderen Ort transportiert werden muss. Durch Wärmespeicherung können viele „Wärmequellen“ wie Solarenergie aber auch Abwärme aus Industrieprozessen und Kraftwerken wirtschaftlich nutzbar gemacht werden, da sie zur Verfügung gestellt werden können, wenn Sie gebraucht werden. Zunehmend werden dabei höhere Anforderungen an die Qualität der Wärme- und Kälteversorgung gestellt, z. B. eine gleichbleibende Temperatur beim Heizen bzw. Klimatisieren von Gebäuden oder für Transportbehälter. Wichtig ist auch ein geringer Platzbedarf für solche Versorgungssysteme.

Die Idee, Wärme oder Kälte in einem Phasenübergang zu speichern, ist nicht neu. Schon die Römer nutzten das Schmelzen von Eis, d.h. den Phasenübergang fest-flüssig, um Lebensmittel kühl zu halten. Die ersten Versuche Latentwärmespeicher (engl. Phase Change Material / PCM) zur Wärmespeicherung einzusetzen wurden um 1940 in den USA durchgeführt. Ziel war damals die Speicherung von solar erzeugter Wärme, um ein Wohnhaus zu heizen. In den letzten 10 Jahren hat die Kommerzialisierung von Latentwärmespeichern große Fortschritte gemacht. Dies hat im Wesentlichen zwei Gründe: Zum einen konnten zahlreiche Verbesserungen in den technischen Eigenschaften der PCM erzielt werden, zum anderen konzentrierte sich die Vermarktung verstärkt auf Anwendungen, die wirtschaftlich waren – allerdings noch keine Energieeinsparung brachten.

Das Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit (BMWA) fördert im Rahmen des Energieforschungsprogramms eine Reihe von Arbeiten zu Latentwärmespeichern. Etwa 70 Jahre nach den eher unsystematischen ersten Versuchen scheint heute die Zeit für energetisch sinnvolle und wirtschaftliche Anwendungen gekommen.