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Latentwärmespeicherung (LHTES)

1761
  • Joseph Black
Thermische Energiespeicher, die Phasenwechselmaterialien zur Energieregulierung nutzen.

(Abbildung dient nur zur Veranschaulichung)

Latente Wärme thermische Energiespeicherung Flüssig-Heiß-Wärmespeichersysteme (LHTES) speichern thermische Energie, indem sie den Phasenübergang eines Materials (Phasenwechselmaterial, PCM) nutzen, beispielsweise das Schmelzen von fest zu flüssig. Die Energie wird während des Phasenübergangs bei nahezu konstanter Temperatur gespeichert. Die gespeicherte Energiemenge entspricht der Schmelzwärme. Verfahren bietet eine wesentlich höhere Energiespeicherdichte als die Speicherung von fühlbarer Wärme.

LHTES leverages the principle that a substance absorbs or releases a large amount of energy, known as latent heat (e.g., heat of fusion or vaporization), when it changes its physical state. This process occurs at a constant temperature. The total heat stored ([latex]Q[/latex]) in a PCM includes both sensible heat and latent heat: [latex]Q = int_{T_i}^{T_m} m C_p dT + m Delta H_m + int_{T_m}^{T_f} m C_p dT[/latex], where [latex]m[/latex] is the mass, [latex]C_p[/latex] is the specific heat capacity, [latex]Delta H_m[/latex] is the latent heat of fusion, and [latex]T_m[/latex] is the melting temperature. The key advantage is the high energy density within a small temperature range around the phase transition point. Materials used as PCMs include paraffin waxes, salt hydrates, and fatty acids. The choice of PCM depends on the target operating temperature. For example, molten salts are used in concentrated solar power (CSP) plants for high-temperature storage, while paraffin-based PCMs are used in building materials for passive heating and cooling. Challenges in LHTES include the low thermal conductivity of many PCMs, which can limit charging and discharging rates, and issues with volume change and long-term stability.

UNESCO Nomenclature: 3322
- Thermodynamik

Typ

Chemischer Prozess

Störung

Wesentliche

Verwendung

Weitverbreitete Verwendung

Vorläufer

  • Joseph Blacks Entdeckung der latenten Wärme und der spezifischen Wärme
  • die Gesetze der Thermodynamik
  • Verständnis von Phasenübergängen in Materialien
  • Entwicklung der Materialwissenschaften zur Herstellung und Charakterisierung von PCMs

Anwendungen

  • Solarthermische Kraftwerke
  • Temperaturregulierung in Gebäuden (z. B. Phasenwechsel-Wandplatten)
  • Wärmemanagement der Elektronik
  • Kühllager für Lebensmitteltransport und Klimatisierung
  • temperaturstabilisierte Textilien

Patente:

NA

Potenzielle Innovationsideen

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Verwandte Themen: Latente Wärme, thermische Energiespeicherung, Phasenwechselmaterial, PCM, Schmelzwärme, Thermodynamik, Solarthermie, Salzschmelze, Energiedichte, konstante Temperatur.

Historischer Kontext

Latentwärmespeicherung (LHTES)

-500
1700
1761
1807-01-01
1850
1850
1850
-250
-500
1750
1788
1834
1850
1850
1850

(wenn das Datum unbekannt oder nicht relevant ist, z. B. „Strömungsmechanik“, wird eine gerundete Schätzung seines bemerkenswerten Auftretens bereitgestellt)

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