Ein neues Plastik-Polymer könnte die Speicherung von Wärme revolutionieren:
AzoPMA
Bei dem Stoff mit dem seltsam klingenden Namen handelt sich um ein Plastik-Polymer, welches Hitze bis zu 200 Mal besser speichern kann als beispielsweise Wasser. Diese Eigenschaft schürt die Hoffnung, das Material zukünftig als Grundstoff für eine Art Wärmebatterie einzusetzen.
200Joule pro Gramm, ohne Angabe einer Temperatur bezieht sich das wohl auf den gesamten nutzbereich?
Wasser 0-100•C = 420Joule pro Gramm.
Faktor 200 besser?
Das entscheidende neben Volumen und Gewicht ist bei solchen Speichern vor allem der Preis, mehr als 20€/kwh (m.w. gibt es das nicht) sollte es nicht Kosten, sonst kann man ja gleich die Sonnenwärme mit Solarzellen in Strom umwandeln und in einem Lithium Akku (>1000Joule pro Gramm) speichern und bei Bedarf auch in Wärme umwandeln…
Bei einem Phasenübergang kann man sehr wohl von J/g reden. Dein Beispiel (Wasser) ist eben kein Phasenübergang, sondern die spezifische Wärmekapazität 4,2J/gK bei 20°C - sprich: 4,2 Joule pro Gramm und pro Kelvin Temperaturänderung für flüssiges Wasser.
Das neue Material muss man mit der latenten Wärme für Phasenübergang bekannter Materialien vergleichen. Wasser braucht zum Schmelzen 335J/g und zum Verdampfen 2260 J/g.
Was mich wundert ist dass z.B. nicht Stahl als Hochtemperaturspeicher verwendet wird.
Der hat zwar nur eine Wärmekapazität von etwa 460 J/(g*K), aber einen sehr großen Temperaturbereich bis über 1000° C. Und Stahl ist auch nicht so teuer und kompakt.
1 t Stahl könnte bei einem dT von 1000 K rund 127 kWh speichern, 1 t Wasser bei dT von 40 K nur etwa 46 kWh.
Natürlich sind mehr als 1000° C schwerer zu handeln, aber grundsätzlich nicht unmöglich.
Es ist einige Zeit her, aber ich habe einmal einen Bericht gesehen (TV glaube ich). Dort arbeiteten 2 Amerikaner, ziemlich unkonventionelle Jungs an solch einen Speicher. Es ist aber zulange her, als dass ich mich wirklich erinnern könnte.
LGH
Warum bei Wasser nur ein Bereich von 40 K ?
Meinen Eisspeicher fahre ich schon von -2° - 50° C und nutze dabei die latente Energie.
Wasser kann unter Druck auf deutlich über 100° C erhitzt werden und man könnt sogar bei Phasenwechsel nutzen fest zu flüssig zu gasförmig.
Man braucht halt für die Wärmepumpe viel Energie um die Temperatur von 0°C auf Heiz- oder gar Warmwassertemperatur anzuheben.
Nur ein bisschen Brainstorming:
So wie man für saisonale Wärmespeicherung für ein Plusenergiehaus einen großen Wassertank in Zylinderform ins Zentrum des Gebäudes vom Keller bis zum Dachgeschoss stellen kann, könnte man es auch mit einem Stahlzylinder machen. Der Zylinder wird am besten mit Vakuumisolierung isoliert.
50 t Stahl könnten ausreichen. Wärme könnte elektrisch über Induktion eingespeist werden, und die Ausspeisung könnte über Stickstoff oder Helium mit Wärmetauscher erfolgen. Man braucht nicht viel Energie für den Transport. Es könnte eventuell passive Konvektion und Wärmeleitung ausreichen.
50 t Stahl sind natürlich eine hohe Belastung für ein Fundament, und eine Isolation nach unten braucht man auch. Aber der Platzbedarf ist weniger als 10 cbm.
Brainstorming ist Silber, rechnen ist Gold
Stahl hat bezogen auf die Masse einen fast 10x geringeren Wärmespeicherkoeffizient als Wasser. Selbst bezogen aufs Volumen ist Wasser noch etwas besser.
Der einzige Vorteil wäre, einen größeren Temperaturhub nutzen zu können. Bei ambitioniert angenommenen 200 Kelvin (die man entsprechend aufwändig isolieren müsste) wären das 100%iger Ausnutzung bei 50t aber auch gerade mal 1280kWh
Hinzu wäre es aus ökologischer Sicht Unsinn.
Um alleine die 50t Stahl herzustellen braucht man bereits über 200MWh Energie,
Technisch ideal wäre ein Latentwärmespeicher mit einer Phasenwechseltemperatur bei 30°C.
200 J/g bei 30°C wäre super für Fußbodenheizungen, dann ohne Wärmepume und nur mit Sonnenkollektoren!
Dasselbe mit einer Phasenwechseltemperatur bei 60°C wäre dann noch für die Warmwasserbereitung ideal. Aber für die könnte man auch ganz gut aus den 30°C die Wärme auf 60°C hochpumpen.
Und zuletzt müsste das Material auch noch billig und einfach zu handhaben sein, dann wärs echt ein Durchbruch.
Wasser hat halt den Vorteil, dass es praktisch NICHTS kostet, unendlich verfügbar und absolut umweltverträglich ist.
Wenn von 80 bis 50 Grad verwertet wird, sind dies 35 kWh pro m³.
10.000 kWh Wärme in den Winter zu bekommen sind da schon ohne Wärmeverluste rund 30 m³. Da bracht man schnell mal 30 m³ Wärmedämmung um geringe Verluste zu erreichen. 60m³ auch noch unterirdisch unterbringen, weil man oben nicht so viel Platz hat.
Wesentlich kostengünstiger ist da die Photovoltaik → Power to Gas → großer unterirdischer Gasspeicher → GuD Kraftwerk → Wärmepumpe Methode.
Alle Wirkungsgrade multipliziert sind am Ende zwar nur noch 27% des im Sommer eingespeisten Stroms, dafür ist da die Photovoltaik so groß zu dimensionieren, dass diese im Winter auch noch die Hälfte liefert, die andere Hälfte vom Überschussstrom des Sommers.
Mit der Masse der aufgewärmten Erde in Kombination mit Solarthermie/Photovoltaik und Wärmepumpe müssten man ein Großteil der Energie in den Winter retten können.
Es werden rund 1000 Tonnen Gesteinsmaterial auf etwa 600° C erwärmt um damit rund 30.000 kWh Strom zu speichern. Die Wärme wird in einer Dampf-Turbine mit 1,5 MW Leistung zurück verstromt.
