Skip to main content

Thermische Energiespeicher

  • Chapter
  • First Online:
Energiespeicher - Bedarf, Technologien, Integration

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.

An erratum to this chapter can be found at http://dx.doi.org/10.1007/978-3-642-37380-0_15

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this chapter

Chapter
USD 29.95
Price excludes VAT (USA)
  • Available as PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
eBook
USD 69.99
Price excludes VAT (USA)
  • Available as EPUB and PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever

Tax calculation will be finalised at checkout

Purchases are for personal use only

Institutional subscriptions

Literatur

  1. 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 30:1580–1585

    Article  Google Scholar 

  2. 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 64:364–370

    Article  Google Scholar 

  3. Baum S (2011) Langzeitausgleich Erneuerbarer Energie Mittels Energiespeicherung in Wasserstoff. FH Köln, Köln

    Google Scholar 

  4. 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

    Google Scholar 

  5. Borstelmann P, Rohne P (1989) Handbuch der elektrischen Raumheizung. Hüthig Buch Verlag GmbH, Heidelberg

    Google Scholar 

  6. Ebert H-P (2006) Forschungsnetzwerk Lwsnet: Grundlagenaspekte in der aktuellen Pcm-Forschung. Bayrisches Zentrum für Angewandte Energieforschung e. V., S 167, Garching

    Google Scholar 

  7. 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

    Google Scholar 

  8. Fisch N (2005) Wärmespeicher, 4. Aufl. TÜV-Verlag. ISBN 3-8249-0853-0. 120 S, Köln

    Google Scholar 

  9. Friedrich U (2003) Aquifer für das Reichstagsgebäude. BINE Informationsdienst. FIZ Karlsruhe, Eggenstein-Leopoldshafen

    Google Scholar 

  10. Friedrich U (2007) Aquifer speichert Überschusswärme aus Heizkraftwerk. BINE Informationsdienst. FIZ Karlsruhe, Eggenstein-Leopoldshafen

    Google Scholar 

  11. 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

    Google Scholar 

  12. Gschwander S, Schossig P (2006) Phase change slurries as heat storage material for cooling applications. In ecostock – 10th international conference on thermal energy storage

    Google Scholar 

  13. 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:10.1088/0965-0393/15/8/005

    Article  Google Scholar 

  14. Henninger S, Schmidt F, Henning H-M (2010) Water adsorption characteristics of novel materials for heat transformation applications. Appl Therm Eng 30(13):1692–1702

    Article  Google Scholar 

  15. http://www.waermepumpen.info/erdwaermepumpe/erdkollektor

  16. http://www.heiz-tipp.de/ratgeber-312-dimensionierung_erdkollektor.html

  17. http://www.energiesparhaus.at/energie/wp-erdkollektor.htm

  18. http://www.bosy-online.de/Erdkollektoren.htm

  19. http://www.enregis.de/auftritt/daten/pdf/Referenz-Oldenburg-2012.pdf

  20. http://www.abwaermeatlas-sachsen.de

  21. http://www.zae.uni-wuerzburg.de/files/pcm_thist.pdf. Zugegriffen: 1. April 2013

  22. http://www.eor.de/fileadmin/eor/docs/aktivitaeten/asue_eor_14_02_2006/Unterlagen/01_ASUE_PCM-Grundlagen+Wirtschaftlichkeit-A4.pdf. Zugegriffen: 30. Juni 2013

  23. 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):37–41

    Article  Google Scholar 

  24. Kato Y, Takahashi R, Sekiguchi T, Ryu J (2009) Study on medium-temperature chemical heat storage using mixed hydroxides. Int J Refrig 32(4):661–666

    Article  Google Scholar 

  25. 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

    Google Scholar 

  26. Meier F (2010) Erdgekoppelte Wärmepumpen für Neubauten. BINE Informationsdienst. FIZ Karlsruhe, Eggenstein-Leopoldshafen

    Google Scholar 

  27. Mehling H (2001) Latentwärmespeicherung: „Neue Materialien und Materialkonzepte“. ZAE Bayern_Abteilung Energieumwandlung und-speicherung, Garching

    Google Scholar 

  28. Mehling H (2008) Heat and cold storage with PCM, Springer-Verlag, Berlin

    Google Scholar 

  29. 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

    Google Scholar 

  30. Moditz H (1975) Elektrische Raumheizung. Springer-Verlag, Wien

    Book  Google Scholar 

  31. 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

    Google Scholar 

  32. Ochs F, Heidemann W, Müller-Steinhagen H (2007a) Langzeit-Wärmespeicher für solare unterstützte Nahwärmesysteme. ITW Stuttgart, Stuttgart

    Google Scholar 

  33. 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

    Google Scholar 

  34. Paksoy H (2007) Thermal energy storage for sustainable energy consumption: fundamentals, case studies and design, Springer Verlag. ISBN 978-1402052880

    Google Scholar 

  35. Scheffknecht G (1988) Ein Beitrag zur Dynamik des Latentwärmespeichers, VDI Verlag GmbH, Düsseldorf

    Google Scholar 

  36. Schneider B (2009) Schulsanierung mit solarer Nahwärme verknüpft. BINE informationsdienst. FIZ Karlsruhe, Eggenstein-Leopoldshafen

    Google Scholar 

  37. 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

    Google Scholar 

  38. Stieglitz R, Heinzel V (2012) Thermische Solarenergie. Springer-Verlag, Berlin. doi:10.1007/978-3-642-29475-4_8

    Book  Google Scholar 

  39. Urbaneck T (2012) Kältespeicher. Oldenbourgh Verlag. ISBN 978-3-486-70776-2

    Google Scholar 

  40. 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):041014

    Article  Google Scholar 

  41. Verein Deutscher Ingenieure (1994) Energiespeicher – Energiespeicher – VDI Berichte 1168, ISBN 3-18-091168-9

    Google Scholar 

  42. 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.2011.12.024

    Article  Google Scholar 

  43. 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

    Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

Authors

Corresponding author

Correspondence to Michael Sterner .

Rights and permissions

Reprints and permissions

Copyright information

© 2014 Springer-Verlag Berlin Heidelberg

About this chapter

Cite this chapter

Sterner, M., Stadler, I. (2014). Thermische Energiespeicher. In: Energiespeicher - Bedarf, Technologien, Integration. Springer Vieweg, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-37380-0_10

Download citation

  • DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-642-37380-0_10

  • Published:

  • Publisher Name: Springer Vieweg, Berlin, Heidelberg

  • Print ISBN: 978-3-642-37379-4

  • Online ISBN: 978-3-642-37380-0

  • eBook Packages: Computer Science and Engineering (German Language)

Publish with us

Policies and ethics