Das Projekt "MELT" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Mannheim, Career Center durchgeführt. Um die enorme thermische Speicherkapazität von Phasenwechselmaterialien (PCM) auch für großskalige Anwendungen, wie z.B.die Baubranche, wirtschaftlich zugänglich zu machen, werden sie in Form von großflächigen, frei skalierbaren Platten - den MELT_PLATES - angeboten. In dieser Form können diese Materialien von potenziellen Kunden - aus der Baubranche oder dem Mobilitätssektor - erstmals komfortabel und mit klar darstellbarem wirtschaftlichem Nutzen eingesetzt werden und somit aktiv zur Energiewende beitragen. Hierfür werden spezielle Hohlkammerplatten nach Kundenwunsch zugeschnitten, einseitig mit einem neuartigen Verfahren versiegelt, die Kanten verstärkt, robotergesteuert mit PCM befüllt und final versiegelt. Für diese Prozessschritte stehen bereits Anlagen im Technikums-Maßstab zur Verfügung. Diese Anlagen und die dahinterstehenden Prozesse müssen weiterentwickelt und im nächsten Schritt auf Produktionsmaschinen im - zunächst - kleinindustriellen Maßstab hochskaliert werden. Die Produktion wird so konzipiert, dass die MELT_PLATES nach Kundenwunsch an die verschiedensten Anwendungen angepasst werden können. Dass MELT damit aus einer Hand ein flexibel einsetzbares Produkt und umfassende Beratungsleistung im Themenkomplex Energiesysteme mit PCM anbieten kann ist ein großer Vorteil für MELT und seine Kunden.
Das Projekt "Teil 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik durchgeführt. Bei der Installation von thermischen Solaranlagen sind insbesondere im Gebäudebestand die Aufstell- und Einbringmöglichkeiten für große Warmwasserspeicher häufig durch den bereits vorhandenen Baukörper beschränkt. Durch ein modulares Speicherkonzept können relativ einfach große Speichervolumina realisiert werden. Zusätzlich ist der Einsatz von Kunststoffen als Behältermaterial sowohl unter wirtschaftlichen Aspekten als auch im Hinblick auf die durch ein geringeres Gewicht bedingte Montagefreundlichkeit interessant. Aus fertigungstechnischen Gründen ist es naheliegend größere Speichervolumina durch eine Reihen- und/oder Parallelschaltung mehrerer separater Speichermodule zu realisieren. Für die hydraulische Verschaltung der Einzelmodule mit bester Effizienz bei gleichem Aufwand für die Wärmedämmung wurde für die weitere Entwicklung eine Parallelschaltung ausgewählt /1/. Die hydraulische Verbindung der einzelnen Module kann über einfache Steckkupplungen realisiert werden. Für die Warmwasserbereitung sowie den Anschluss der Heizung und der Solaranlage dienen Standardkomponenten, die außerhalb des Speichers positioniert werden. Untersuchungen hinsichtlich der Größe von Warmwasser-Bereitschaftsvolumen und Pufferbereich für den Einsatz in Mehrfamilienhäusern zeigen, dass das Bereitschaftsvolumen nicht proportional mit der Anzahl der Wohneinheiten zunehmen muss. Allerdings ergeben Simulationsuntersuchungen, dass bei einer entsprechenden Anpassung der Temperatur des Bereitschaftsteils annähernd der gleiche solare Deckungsanteil erreicht wird, wie bei einer Anpassung des Volumens. Somit ist ein variables Bereitschaftsvolumen, das zu erhöhtem Fertigungs- und Installationsaufwand führen würde, nicht nötig. Für die Realisierung eines Speicherbehälters wurden Konstruktionsvarianten aus Kunststoff und Stahl sowohl hinsichtlich ihrer Machbarkeit als auch ihrer Wirtschaftlichkeit untersucht. Einzelmodule aus Stahl weisen den Vorteil auf, dass sie relativ kurzfristig hergestellt werden können. Für die Realisierung der ersten Feldtestanlagen wird daher ein modulares Speicherkonzept mit Behältern aus Stahl favorisiert. Gegenwärtig erfolgen abschließende Machbarkeitsuntersuchungen zur Realisierung eines Musterspeichers. Für ein Stahlkonzept mit vergleichsweise geringem Gewicht lässt eine durchgeführte Befragung eine gute Akzeptanz bei Heizungsbauern erwarten. Einzelmodule aus Kunststoff werden weiterhin als langfristige Lösung untersucht, da sie ins-besondere im Hinblick auf das Gewicht und damit die Montagefreundlichkeit deutliche Vorteile bieten. Hierzu sind umfangreiche Machbarkeitsprüfungen mit entsprechenden Herstellern durchgeführt worden und werden parallel zu Realisierung und Erprobung des Stahlkonzepts weiter vorangetrieben. Die durchgeführten Untersuchungen haben gezeigt, dass durch den Einsatz von Phasenwechselmaterialien unter den gegebenen Randbedingungen kein finanzieller Vorteil gegenüber Wasser als Speichermedium erwartet werden kann.
Das Projekt "Teilvorhaben: TDB-PCM" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GTT Gesellschaft für Technische Thermochemie und -physik mbH durchgeführt. Latentwärmespeicher ermöglichen durch die Ausnutzung einer fest-flüssig oder fest-fest Phasenumwandlung hohe Speicherdichten bei geringen Temperaturdifferenzen. Aufgrund dieser Charakteristik wird aber für jeden Anwendungsfall ein Latentwärmespeichermedium (Phase Change Material = PCM) mit einer genau auf die Anwendung abgestimmten Schmelztemperatur benötigt. Da die Verfügbarkeit an Reinstoffen mit passenden Schmelztemperaturen begrenzt ist, sind als PCM vor allem eutektische Gemische von Interesse, deren Schmelz- und Erstarrungsverhalten eine ähnliche Charakteristik wie die von Reinstoffen aufweist. Im vorliegenden Teilprojekt TDB-PCM soll eine thermochemische Datenbank generiert werden, die es erlaubt, das Schmelz- bzw. Erstarrungsverhalten und die zugehörigen Wärmebilanzen ausgewählter PCM durch Gleichgewichtsberechnungen vorherzusagen. Die von GTT hauptsächlich zu leistende Arbeit besteht in der Generierung von selbstkonsistenten thermochemischen Datensätzen (Gibbs-Energien) der einzelnen Phasen, die in den ausgewählten chemischen Systemen (siehe Partner TUD und BTU (Salzhydrate und Salze) einerseits und FZJ (wasserfreie Salze) andererseits) vorkommen können. Es hat sich bereits gezeigt, dass die experimentellen Daten, die für die Generierung der Datensätze notwendig sind, in der Literatur nur unzureichend vorzufinden sind. Daher wird eine sehr enge Zusammenarbeit der GTT mit den oben genannten Partnern TUD/BTU bzw. FZJ erforderlich sein, um sicher zu stellen, dass die notwendigen experimentellen Daten von diesen erzeugt werden. Andererseits wird GTT die thermochemischen Experimente, aber vor allem die abschließenden Überprüfungen der neuen PCM mit entsprechenden Berechnungen unterfüttern. Regelmäßige Projekttreffen und zwischenzeitliche Videokonferenzen werden zu diesem Zweck durchgeführt.
Das Projekt "Energy Storage for Direct Steam Solar Power Plants (DISTOR)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Institut für Technische Thermodynamik durchgeführt. Objective: Solar thermal power plants represent today's most economic systems to generate electricity from solar insulation in them-range in regions like the Mediterranean area. By demonstrating the feasibility of direct steam generation in the absorber pipes European industry and research institutions have gained a leading position in this technology area. A key element foray successful market penetration is the availability of storage systems to reduce the dependence on the course of solarinsolation. The most important benefits result from -reduced internal costs due to increased efficiency and extended utilisation of the power block-facilitating the integration of a solar power plant into an electrical grid-adoption of electricity production to the demand thus increasing revenues Efficient storage systems for steam power plants demand transfer of energy during the charging/discharging process at constant temperatures. The DISTOR project focuses on the development of systems using phase change materials (PCM) as storage media. In order to accelerate the development, the DISTOR project is based on parallel research on three different storage concepts. These concepts include innovative aspects like encapsulated PCM, evaporation heat transfer and new design concepts. This parallel approach takes advantage of synergy effects and will enable the identification of the most promising storage concept. A consortium covering the various aspects of design and manufacturing has been formed from manufacturers, engineering companies and research institutions experienced in solar thermal power plants and PCM technology. The project will provide advanced storage material based on PCM for the temperature range of 200-300 C adapted to the needs of Direct Steam generation thus expanding Europe's strong position in solar thermal power plants.
Das Projekt "Teilprojekt: Begleitforschung und Mitarbeit/Leitung des IEA-ECES Annex 28" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung e.V. durchgeführt. Gesamtziel des Forschungsvorhabens ist es für Haushaltskühlschränke einen thermischen Energiespeicher auf Basis von Phasenwechselmaterialien zu entwickeln, welcher indirekt die Netzintegration fluktuierender erneuerbarer Energiequellen unterstützet. Dazu wird zunächst das technische und wirtschaftliche Potential der Technologie in den einzelnen Kühlanwendungen bzw. Kühlgeräteklassen ermittelt. Anschließend wird ein geeignetes Gerät ausgewählt und ein Integrationskonzept für den thermischen Speicher erarbeitet und konkretisiert. Mittels Funktionsmustern wird der Speicher optimiert und in ein Erprobungsträger (komplettes Kühlgerät) integriert. Anschließend soll die Leistungsfähigkeit der Technologie in einem Feldtest nachgewiesen werden. Im Rahmen des Vorhabens wird die Leitung in dem Annex 28 'Integration of Renewable Energies by Distributed Energy Storage Systems' des Forschungsprogramms 'Energy Conservation through Energy Storage' (ECES) der Internationalen Energieagentur (IEA) übernommen.
Das Projekt "Teilprojekt: Haushaltskühlschrank mit PCM" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BSH Hausgeräte GmbH durchgeführt. Gesamtziel des Forschungsvorhabens ist es, für Haushaltskühlschränke einen thermischen Energiespeicher auf Basis von Phasenwechselmaterialien zu entwickeln, der indirekt die Netzintegration fluktuierender erneuerbarer Energiequellen unterstützt. Der erreichte Stand der Technik soll in einem Feldtest demonstriert und die Wirksamkeit der Technologie unter realen Betriebsbedingungen nachgewiesen werden. Dazu wird zunächst das technische und wirtschaftliche Potential der Technologie in den einzelnen Kühlanwendungen bzw. Kühlgeräteklassen ermittelt. Anschließend wird ein geeignetes Gerät ausgewählt und ein Integrationskonzept für den thermischen Speicher erarbeitet und konkretisiert. Mittels Prototypen wird der Speicher optimiert und in ein Funktionsmuster (komplettes Kühlgerät) integriert. Anschließend soll die Leistungsfähigkeit der Technologie in einem Feldtest nachgewiesen werden. BSH kann den Bereich Haushaltsgeräte optimal abdecken. Zudem verfügt BSH über ausgezeichnete Expertise des Betriebsverhaltens eines solchen Geräts und ist somit ein wertvoller Partner bei der Integration eines thermischen Speichers. BSH kann den Prototypenbau unterstützen und das Funktionsmuster erstellen und approbieren. Diese Konzeptfindung wird von BSH durch fundierte Kenntnisse des Betriebsverhaltens der Kältekreisläufe unterstützt. Weiterhin liefert BSH detaillierte Randbedingungen für die Integration und den Betrieb des PCM-Speichers (Platz, Materialausschlüsse etc.).
Das Projekt "Teilprojekt 1: Erforschung und Entwicklung der Systemkomponenten sowie Aufbau eines Demonstrators" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Innogration GmbH durchgeführt. Im Rahmen des Projektes wird ein System für Gebäude entwickelt, welches vorhandene Umweltwärme bestmöglich nutzt, speichert, umverteilt und wieder in das System einspeist. Dazu sollen verschiedene Speichersysteme miteinander vernetzt werden, die lang- oder kurzfristig sowohl Wärme speichern als auch abgeben können, um ein Optimum an autarker Energie möglichst ohne den Einsatz von zusätzlicher Arbeit sicherzustellen. Für die Speicherung der Wärme soll Phasenwechselmaterial genutzt werden, da es über entsprechende Schalttemperaturen auf verschiedene Temperaturniveaus eingestellt werden kann. Mit dem System soll der Energiebedarf von Gebäuden zum Heizen und Kühlen um bis zu 80% gesenkt werden. Es werden sowohl Lösungen für den Neubau als auch für die Sanierung von Gebäuden angestrebt.
Das Projekt "Teilvorhaben 1: Geschäumte PCM Module" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist, die thermisch isolierenden Eigenschaften eines Schaumstoffes und die temperaturregelnden und -speichernden Eigenschaften von Phasenwechselmaterialien (PCM) in einem Bauteil zu verbinden. Das zu entwickelnde System soll aus verschiedenen Elementen auf Basis nachwachsender Rohstoffe bestehen. Als strukturgebendes und isolierendes Trägermaterial werden geschäumte Grundkörper aus Biopolymer-Schäumen entwickelt. Zur Temperaturregelung werden PCM aus natürlichen organischen Stoffen wie Paraffinen oder Salzen eingesetzt. Die Makroverkapselung der PCM erfolgt über strukturierte Folien auf Basis von Biopolymeren. Optional werden feuchtigkeitsregelnde Lehmschichten mit eingebracht. Resultat sind umweltfreundliche PCM-Module, die Isolation mit Wärmespeicherfähigkeit und Temperaturregelung verbinden und zur Gebäudedämmung sowie in der Verpackungstechnik eingesetzt werden können.
Das Projekt "High-capacity and high-performance Thermal energy storage Capsule for low-carbon andenergy efficient heating and cooling systems (Hi-ThermCap)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ESDA Technologie GmbH durchgeführt.
Das Projekt "Teilvorhaben: Test PCM-Emulsion Anwendung Wärmepumpe im kleinen Maßstab" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule RheinMain Wiesbaden Rüsselsheim, Fachbereich Ingenieurwissenschaften, Studienbereich Maschinenbau durchgeführt. Ziel des Forschungsprojekts ist es thermische Speicher auf Basis von PCM-Slurries (Phase Change Material Slurry, PCS) bzw. Phasenwechselemulsionen (PCM-Emulsionen, PCME) für die Anwendungsfelder Gebäudeklimatisierung und Mobilität zu entwickeln. Es wird angestrebt, bestehende Formulierungen von PCM-Emulsion hinsichtlich ihrer thermodynamischen und rheologischen Eigenschaften, Stabilität und Kompatibilität für die erwähnten Anwendungsfelder weiter zu entwickeln und zu optimieren. Anschließend sollen sie in einem Maßstab von bis zu 32 m3 hergestellt werden und in den einzelnen Anwendungen untersucht werden. Ziel des Projekts ist somit die anwendungsbezogene Weiterentwicklung und Optimierung von PCM-Emulsionen sowie die Untersuchung der Effizienz in konkreten Anwendungen.
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