PCM-Latentspeicher
thermische Energiespeicher
Was sind Latentwärmespeicher?
Thermische Speicher erlangen in einer Energiewirtschaft mit einem zunehmenden Stromanteil aus fluktuierenden Quellen, wie Photovoltaikanlagen, Windkraftanlagen oder Blockheizkraftwerken eine wachsende Bedeutung. Eine Möglichkeit der thermischen Speicherung besteht in der Nutzung von Phasenwechselmaterialien (Phase Change Material, kurz PCM), bei denen die Kälte/ Wärme in einem reversiblen Phasenübergang gespeichert wird.
Die Vorteile dieser Art der Wärmespeicherung liegen zum einen in der Speicherung der Kälte/Wärme auf einem relativ konstanten Temperaturniveau, sowie in den erreichbaren hohen Speicherdichten. Da die Kälte/Wärme ohne signifikante Temperaturänderung, quasi „versteckt“ gespeichert wird, spricht man auch von Latentwärmespeicherung. Die nebenstehende Abbildung verdeutlicht diese Zusammenhänge in einer schematischen Darstellung.
Nutzung von PCM-Elementen
Bei dem Einsatz von umweltfreundlichen Kältemittel wie Propan oder Ammoniak kommen durch die speziellen Eigenschaften dieser Kältemittel (brennbar/ toxisch) fast ausschließlich Kaltwasser- oder Kaltsolesysteme für den „Kälte“ Transport vom Flüssigkeitskühler zu den Kühlstellen zum Einsatz.
Der Einsatz dieser umweltfreundlichen Kältemittel mit niedrigen GWP Werten wird besonders durch die seit Januar 2015 gültige F- Gasverordnung (EU) Nr. 517/2014 über fluorierte Treibhausgase vorangetrieben.
Ein wichtiger Bestandteil dieser Anlagen ist die „hydraulische Weiche“, eingebaut zwischen Kälteerzeuger/ Flüssigkeitskühler und den einzelnen Kühlräumen oder Kühlmöbel.
Die von uns entwickelte hydraulische Weiche für ein Kaltwasser-/ Kaltsolesystem kann ohne großen Aufwand zu einem PCM Latentenergiespeicher erweitert werden, welcher sich durch eine wesentlich größere Speicherkapazität auszeichnet.
Hierzu wird eine Hydrauliche Weiche mit Phase Change Material gefüllt. Das PCM (Phase Change Material) befindet sich in luftdicht verschweißten Linsen/Kugeln (siehe Abbildung links) mit einer speziellen Geometrie aus Kunststoff (HDPE). Diese Geometrie garantiert einen schnellen und effektiven Phasenwechsel des Materials im Innern der Kunststofflinsen/kugeln. Die Geometrie der Linsen ist patentiert.
Die Linsen werden mit Hilfe des umlaufenden Wasser- Frostschutzgemisches der Kälteanlage im Ladebetrieb gefroren bzw. im Entladebetrieb wieder geschmolzen. Dieser Vorgang erfolgt bei nahezu konstanter Temperatur und kann ohne Verschleiß beliebig oft wiederholt werden. Auf dem gleichen Volumen kann somit eine wesentlich größere Menge an thermischer Energie ("Kälte") eingespeichert werden.
Anwendungsfälle für PCM-Latentspeicher
PV-Strom-Speicherung
PV-Strom als Kälteenergie einspeichern
Verbrauch zu passendem Zeitpunkt
Erhöhung des Eigenstromverbrauchs
Verbrauch zu passendem Zeitpunkt
Erhöhung des Eigenstromverbrauchs
negative Regelenergie
Stromüberschuss nutzen
Wirtschaftliche Kälteerzeugung
Nutzung des günstigen Stroms
Wirtschaftliche Kälteerzeugung
Nutzung des günstigen Stroms
BackUP-System
Thermische Sicherheitsrückhaltung
kein großes Notstrom-Aggregat nötig
Erhöhung des Eigenstromverbrauchs
kein großes Notstrom-Aggregat nötig
Erhöhung des Eigenstromverbrauchs
Lastspitzenmanagement
Kompensierung spontaner Lastspitzen
Reduzierung der Erzeuger-Leistung
Reduzierung der Erzeuger-Leistung
PCM-Produkte der Frigoteam Handels GmbH
Das Phase Change Material (PCM) gibt es je nach Anwendungsfall bei verschiedenen Schmelzpunkttemperaturen:
2) Kugelförmige PCM-Elemente
PCM-Element / Typ | Schmelzpunkt | Speicherkapazität |
[-] | [°C] | [kWh/m³ (dt 8K)] |
PCM00 | 0 | 58 |
PCM-03 | -03 | 58 |
PCM-06 | -06 | 54 |
PCM-10 | -10 | 60 |
PCM-12 | -12 | 57 |
PCM-15 | -15 | 56 |
PCM-19 | -19 | 64 |
PCM-21 | -21 | 49 |
ATS-26 | -26 | 58 |
ATS-33 | -33 | 55 |
ATS-38 | -38 | 54 |
jeder PCM-Typ kann in Kombination mit jeder Hydraulischen Weiche verwendet werden: