Speichermaterial Zeolith: Fraunhofer FEP verbessert Wärmeaustausch

Langzeitwärmespeicher mit Zeolith kranken bislang an einem schlechten Wärmeübergang zwischen Speichermaterial und Wärmetauscher. Das Fraunhofer FEP verbessert ihn mit beschichtetem Zeolith.

Der Wärmeübergang gilt bislang als nicht gelöstes Problem des Sorptionsspeichers. Hohe Widerstände zwischen Wärme zu- und abführenden metallischen Strukturen und dem Granulat sowie in der Schüttung selbst behindern eine effektive Be- und Entladung. Einen neuen Weg beschreitet das Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik (Fraunhofer FEP) in dem Projekt ZeoMet: Es beschichtet Zeolith in einem Vakuum-Drehtrommelverfahren mit einer dünnen Aluminiumschicht. „Der Wärmeübergang ist somit für jedes einzelne Pellet sowie zwischen den Pellets durch die hohe thermische Leitfähigkeit von Aluminium gesichert“, erklärt Projektleiterin Heidrun Klostermann. Ihr Team konnte in Messungen bereits nachweisen, dass das poröse Grundmaterial durch offene Kanäle in der Aluminiumschicht dennoch für Wassermoleküle zugänglich und damit die Sorptionskapazität erhalten bleibt. Auch ein Versintern des metallisierten Granulats zu größeren Baueinheiten werde möglich.

Wie ein Zeolith-Speicher funktioniert

Zeolith verspricht hohe Flexibilität und Kapazität bei der Wärmespeicherung. Zeolith-Wärmespeicher binden die Energie in Form von adsorbiertem Wasserdampf im Inneren des hoch porösen Materials. Industrielle Abwärme oder Solarwärme lässt sich einsetzen, um das Granulat zu trocknen. Der Vorgang entspricht einer Beladung. Wird dem Material Wasserdampf zugeführt, kann die Adsorptionsenergie wieder als Wärme freigesetzt und zum Heizen genutzt werden. Während der Speicherung liegt die Energie nicht in Form von Wärme vor, unterliegt damit auch nicht den unvermeidbaren Verlusten durch Wärmeableitung. Dadurch verlängern sich die Speicherintervalle gegenüber Wasserspeichern. Das Fraunhofer FEP-Team untersucht nun, wie es unterschiedliche Granulatkörnungen und -beschaffenheiten an die spezifischen Anforderungen verschiedener Speicheranwendungen anpassen kann.