Skip to main content
Top

2014 | OriginalPaper | Chapter

10. Thermische Energiespeicher

Authors : Michael Sterner, Ingo Stadler

Published in: Energiespeicher - Bedarf, Technologien, Integration

Publisher: Springer Berlin Heidelberg

Activate our intelligent search to find suitable subject content or patents.

search-config
loading …

Übersicht

Thermische Energiespeicher können auf dem Weg zu einer regenerativen und effizienten Energieversorgung von großer Bedeutung sein. Zumal der Wärme- und Kältesektor mit einem Anteil von ca. 50 % noch vor dem Transport- und Elektrizitätssektor den größten Teil des Endenergieverbrauchs in Europa ausmacht.
Die verwendeten Technologien können in drei grundlegende Systeme unterteilt werden. Das wohl bekannteste Beispiel ist die Speicherung sensibler Wärme, wie sie als Pufferspeicher in Heizungsanlagen Verwendung findet. Zudem kann thermische Energie in sogenannten Latentwärmespeichern oder in thermochemischen Speichern erhalten werden. Die Eigenschaften dieser drei Technologien werden nachfolgend ausführlich beschrieben.
Unter dem Begriff Thermische Energiespeicher sind sowohl Wärme- als auch Kältespeicher zu verstehen. Wärme- und Kältespeicher haben ein entgegengesetztes Funktionsprinzip. Während ein Wärmespeicher beim Einspeichern Energie aufnimmt, gibt der Kältespeicher hierbei Energie in Form von Wärme ab. Liegt die gespeicherte Energie in einem Temperaturniveau unter der Umgebungstemperatur vor, wird von einem Kältespeicher gesprochen. Bei einer Temperatur oberhalb der Umgebungstemperatur hingegen handelt es sich um einen Wärmespeicher.
Die verschiedenen Einsatzgebiete der Speichertechnologien umfassen Zeiträume von Kurzzeit- bis hin zu saisonalen Speichern, die von Niedertemperaturniveau zur Brauchwassererwärmung bis zu Hochtemperaturspeichern in der Elektrizitätserzeugung (solarthermische Kraftwerke) reichen. Des Weiteren wird auch zwischen mobilen und stationären Anwendungen für Wärmespeicher unterschieden.

Dont have a licence yet? Then find out more about our products and how to get one now:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literature
1.
go back to reference Acem Z, Lopez J, Del Barrio EP (2010) KNO3/NaNO3 – Graphite materials for thermal energy storage at high temperature: part I – elaboration methods and thermal properties. Appl Therm Eng 30:1580–1585CrossRef Acem Z, Lopez J, Del Barrio EP (2010) KNO3/NaNO3 – Graphite materials for thermal energy storage at high temperature: part I – elaboration methods and thermal properties. Appl Therm Eng 30:1580–1585CrossRef
2.
go back to reference Alkan C, Günther E, Himpel M, Hiebler S (2012) Complexing blends of polyacrylic acid- polyethylene glycol and poly(ethylene-co-acrylic acid)-polyethylene glycol as shape stabilised phase change materials. Energy Convers Manage J 64:364–370CrossRef Alkan C, Günther E, Himpel M, Hiebler S (2012) Complexing blends of polyacrylic acid- polyethylene glycol and poly(ethylene-co-acrylic acid)-polyethylene glycol as shape stabilised phase change materials. Energy Convers Manage J 64:364–370CrossRef
3.
go back to reference Baum S (2011) Langzeitausgleich Erneuerbarer Energie Mittels Energiespeicherung in Wasserstoff. FH Köln, Köln Baum S (2011) Langzeitausgleich Erneuerbarer Energie Mittels Energiespeicherung in Wasserstoff. FH Köln, Köln
4.
go back to reference Beek TJJ van, Rindt CCM, Zondag HA (2012) Performance analysis of an atmospheric packed bed thermo-chemical heat storage system. Proceedings of the 12th international conference on energy storage (Innostock 2012), 16–18 May 2012, Lleida, Spain Beek TJJ van, Rindt CCM, Zondag HA (2012) Performance analysis of an atmospheric packed bed thermo-chemical heat storage system. Proceedings of the 12th international conference on energy storage (Innostock 2012), 16–18 May 2012, Lleida, Spain
5.
go back to reference Borstelmann P, Rohne P (1989) Handbuch der elektrischen Raumheizung. Hüthig Buch Verlag GmbH, Heidelberg Borstelmann P, Rohne P (1989) Handbuch der elektrischen Raumheizung. Hüthig Buch Verlag GmbH, Heidelberg
6.
go back to reference Ebert H-P (2006) Forschungsnetzwerk Lwsnet: Grundlagenaspekte in der aktuellen Pcm-Forschung. Bayrisches Zentrum für Angewandte Energieforschung e. V., S 167, Garching Ebert H-P (2006) Forschungsnetzwerk Lwsnet: Grundlagenaspekte in der aktuellen Pcm-Forschung. Bayrisches Zentrum für Angewandte Energieforschung e. V., S 167, Garching
7.
go back to reference Entwicklung neuartiger PCM, formstabiler PCM und PCM-Verbundmaterialien mit verbesserter Wärmeleitfähigkeit (ENFoVerM) (2009–2013) Projekt wird gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) unter FKZ 0327851D Entwicklung neuartiger PCM, formstabiler PCM und PCM-Verbundmaterialien mit verbesserter Wärmeleitfähigkeit (ENFoVerM) (2009–2013) Projekt wird gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) unter FKZ 0327851D
8.
go back to reference Fisch N (2005) Wärmespeicher, 4. Aufl. TÜV-Verlag. ISBN 3-8249-0853-0. 120 S, Köln Fisch N (2005) Wärmespeicher, 4. Aufl. TÜV-Verlag. ISBN 3-8249-0853-0. 120 S, Köln
9.
go back to reference Friedrich U (2003) Aquifer für das Reichstagsgebäude. BINE Informationsdienst. FIZ Karlsruhe, Eggenstein-Leopoldshafen Friedrich U (2003) Aquifer für das Reichstagsgebäude. BINE Informationsdienst. FIZ Karlsruhe, Eggenstein-Leopoldshafen
10.
go back to reference Friedrich U (2007) Aquifer speichert Überschusswärme aus Heizkraftwerk. BINE Informationsdienst. FIZ Karlsruhe, Eggenstein-Leopoldshafen Friedrich U (2007) Aquifer speichert Überschusswärme aus Heizkraftwerk. BINE Informationsdienst. FIZ Karlsruhe, Eggenstein-Leopoldshafen
11.
go back to reference Gordeeva LG, Aristov YI (2012) Composites ‚salt inside porous matrix‘ for adsorption heat transformation: a current state-of-the-art and new trends. Int J Low- Carbon Technol 7:288–302 Gordeeva LG, Aristov YI (2012) Composites ‚salt inside porous matrix‘ for adsorption heat transformation: a current state-of-the-art and new trends. Int J Low- Carbon Technol 7:288–302
12.
go back to reference Gschwander S, Schossig P (2006) Phase change slurries as heat storage material for cooling applications. In ecostock – 10th international conference on thermal energy storage Gschwander S, Schossig P (2006) Phase change slurries as heat storage material for cooling applications. In ecostock – 10th international conference on thermal energy storage
13.
go back to reference Günther E, Mehling H, Hiebler S (2007) Modeling of subcooling and solidification of phase change materials. Model Simul Mater Sci Eng 15:879–892. doi:10.1088/0965-0393/15/8/005CrossRef Günther E, Mehling H, Hiebler S (2007) Modeling of subcooling and solidification of phase change materials. Model Simul Mater Sci Eng 15:879–892. doi:10.1088/0965-0393/15/8/005CrossRef
14.
go back to reference Henninger S, Schmidt F, Henning H-M (2010) Water adsorption characteristics of novel materials for heat transformation applications. Appl Therm Eng 30(13):1692–1702CrossRef Henninger S, Schmidt F, Henning H-M (2010) Water adsorption characteristics of novel materials for heat transformation applications. Appl Therm Eng 30(13):1692–1702CrossRef
23.
go back to reference Jänchen J, Ackermann D, Weiler E, Stach H, Brösicke W (2005) Calorimetric investigation on zeolites, AlPO4’s and CaCl2 impregnated attapulgite for thermochemical storage of heat. Thermochim Acta 434(1–2):37–41CrossRef Jänchen J, Ackermann D, Weiler E, Stach H, Brösicke W (2005) Calorimetric investigation on zeolites, AlPO4’s and CaCl2 impregnated attapulgite for thermochemical storage of heat. Thermochim Acta 434(1–2):37–41CrossRef
24.
go back to reference Kato Y, Takahashi R, Sekiguchi T, Ryu J (2009) Study on medium-temperature chemical heat storage using mixed hydroxides. Int J Refrig 32(4):661–666CrossRef Kato Y, Takahashi R, Sekiguchi T, Ryu J (2009) Study on medium-temperature chemical heat storage using mixed hydroxides. Int J Refrig 32(4):661–666CrossRef
25.
go back to reference Krönauer A, Lävemann E, Hauer A (2012) Mobile sorption heat storage in industrial waste heat recovery. 12th international conference on energy storage, Lleida, Spain, 16–18.05.2012 Krönauer A, Lävemann E, Hauer A (2012) Mobile sorption heat storage in industrial waste heat recovery. 12th international conference on energy storage, Lleida, Spain, 16–18.05.2012
26.
go back to reference Meier F (2010) Erdgekoppelte Wärmepumpen für Neubauten. BINE Informationsdienst. FIZ Karlsruhe, Eggenstein-Leopoldshafen Meier F (2010) Erdgekoppelte Wärmepumpen für Neubauten. BINE Informationsdienst. FIZ Karlsruhe, Eggenstein-Leopoldshafen
27.
go back to reference Mehling H (2001) Latentwärmespeicherung: „Neue Materialien und Materialkonzepte“. ZAE Bayern_Abteilung Energieumwandlung und-speicherung, Garching Mehling H (2001) Latentwärmespeicherung: „Neue Materialien und Materialkonzepte“. ZAE Bayern_Abteilung Energieumwandlung und-speicherung, Garching
28.
go back to reference Mehling H (2008) Heat and cold storage with PCM, Springer-Verlag, Berlin Mehling H (2008) Heat and cold storage with PCM, Springer-Verlag, Berlin
29.
go back to reference Meinert J (2009) Zellulare Metalle und Verbundwerkstoffe zur Optimierung des Be- und Entladeverhaltens thermischer Energiespeicher. Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung, Institutsteil Dresden, Dresden Meinert J (2009) Zellulare Metalle und Verbundwerkstoffe zur Optimierung des Be- und Entladeverhaltens thermischer Energiespeicher. Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung, Institutsteil Dresden, Dresden
31.
go back to reference Ochs F, Heidemann W, Müller-Steinhagen H, Koch H (2006) Erdreich/Wasser-Erdbecken- Wärmespeicher mit direktem Beladesystem. ITW Stuttgart, DLR Stuttgart, Pfeil und Koch Ingenieurgesellschaft, Stuttgart Ochs F, Heidemann W, Müller-Steinhagen H, Koch H (2006) Erdreich/Wasser-Erdbecken- Wärmespeicher mit direktem Beladesystem. ITW Stuttgart, DLR Stuttgart, Pfeil und Koch Ingenieurgesellschaft, Stuttgart
32.
go back to reference Ochs F, Heidemann W, Müller-Steinhagen H (2007a) Langzeit-Wärmespeicher für solare unterstützte Nahwärmesysteme. ITW Stuttgart, Stuttgart Ochs F, Heidemann W, Müller-Steinhagen H (2007a) Langzeit-Wärmespeicher für solare unterstützte Nahwärmesysteme. ITW Stuttgart, Stuttgart
33.
go back to reference Ochs F, Heidemann W, Müller-Steinhagen H, Koch H, Lichtenfels A (2007b) Heißwasser- Erdbecken-Wärmespeicher mit freitragender Abdeckung für solare Nahwärmesysteme. ITW Stuttgart, Pfeil und Koch Ingenieurgesellschaft, DLR Stuttgart, Ingenieurbüro Lichtenfels, Keltern Ochs F, Heidemann W, Müller-Steinhagen H, Koch H, Lichtenfels A (2007b) Heißwasser- Erdbecken-Wärmespeicher mit freitragender Abdeckung für solare Nahwärmesysteme. ITW Stuttgart, Pfeil und Koch Ingenieurgesellschaft, DLR Stuttgart, Ingenieurbüro Lichtenfels, Keltern
34.
go back to reference Paksoy H (2007) Thermal energy storage for sustainable energy consumption: fundamentals, case studies and design, Springer Verlag. ISBN 978-1402052880 Paksoy H (2007) Thermal energy storage for sustainable energy consumption: fundamentals, case studies and design, Springer Verlag. ISBN 978-1402052880
35.
go back to reference Scheffknecht G (1988) Ein Beitrag zur Dynamik des Latentwärmespeichers, VDI Verlag GmbH, Düsseldorf Scheffknecht G (1988) Ein Beitrag zur Dynamik des Latentwärmespeichers, VDI Verlag GmbH, Düsseldorf
36.
go back to reference Schneider B (2009) Schulsanierung mit solarer Nahwärme verknüpft. BINE informationsdienst. FIZ Karlsruhe, Eggenstein-Leopoldshafen Schneider B (2009) Schulsanierung mit solarer Nahwärme verknüpft. BINE informationsdienst. FIZ Karlsruhe, Eggenstein-Leopoldshafen
37.
go back to reference Schumann K, Brandt A, Unger B, Scheffler F (2011) Bindemittelfreie zeolithische Molekularsiebe der Typen LTA und FAU, Chemie Ingenieur Technik, vol 83, 12 Aufl. WILEY-VCH Verlag, S 2237–2243 Schumann K, Brandt A, Unger B, Scheffler F (2011) Bindemittelfreie zeolithische Molekularsiebe der Typen LTA und FAU, Chemie Ingenieur Technik, vol 83, 12 Aufl. WILEY-VCH Verlag, S 2237–2243
38.
go back to reference Stieglitz R, Heinzel V (2012) Thermische Solarenergie. Springer-Verlag, Berlin. doi:10.1007/978-3-642-29475-4_8CrossRef Stieglitz R, Heinzel V (2012) Thermische Solarenergie. Springer-Verlag, Berlin. doi:10.1007/978-3-642-29475-4_8CrossRef
39.
go back to reference Urbaneck T (2012) Kältespeicher. Oldenbourgh Verlag. ISBN 978-3-486-70776-2 Urbaneck T (2012) Kältespeicher. Oldenbourgh Verlag. ISBN 978-3-486-70776-2
40.
go back to reference van Essen VM, Zondag HA, Gores JC, Bleijendaal LPJ, Bakker M, Schuitema R, van Helden WGJ, He Z, Rindt CCM (2009) Characterization of MgSO4 hydrate for thermochemical seasonal heat storage. J Sol Energy Eng ASME 131(4):041014CrossRef van Essen VM, Zondag HA, Gores JC, Bleijendaal LPJ, Bakker M, Schuitema R, van Helden WGJ, He Z, Rindt CCM (2009) Characterization of MgSO4 hydrate for thermochemical seasonal heat storage. J Sol Energy Eng ASME 131(4):041014CrossRef
41.
go back to reference Verein Deutscher Ingenieure (1994) Energiespeicher – Energiespeicher – VDI Berichte 1168, ISBN 3-18-091168-9 Verein Deutscher Ingenieure (1994) Energiespeicher – Energiespeicher – VDI Berichte 1168, ISBN 3-18-091168-9
42.
go back to reference Whitman CA, Johnson MB, White MA (2012) Characterization of thermal performance of a solid–solid phase change material, di- n -hexylammonium bromide, for potential integration in building materials. Thermochim Acta 531:54–59. doi:10.1016/j.tca.2011.12.024CrossRef Whitman CA, Johnson MB, White MA (2012) Characterization of thermal performance of a solid–solid phase change material, di- n -hexylammonium bromide, for potential integration in building materials. Thermochim Acta 531:54–59. doi:10.1016/j.tca.2011.12.024CrossRef
43.
go back to reference Zalba B, Marin JM, Cabeza LF, Mehling H (2002) Review on thermal energy storage with phase change: materials, heat transfer analysis and applications. Appl Therm Eng 23:251–283 Zalba B, Marin JM, Cabeza LF, Mehling H (2002) Review on thermal energy storage with phase change: materials, heat transfer analysis and applications. Appl Therm Eng 23:251–283
Metadata
Title
Thermische Energiespeicher
Authors
Michael Sterner
Ingo Stadler
Copyright Year
2014
Publisher
Springer Berlin Heidelberg
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-642-37380-0_10