Latentwärmespeicher Neue Möglichkeiten für die Wärme-Wende

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1 Prof. Dr. Matthias Rädle, HS Prof. Mannheim Dr. Matthias Rädle, HS Mannheim, Mannheim

2 Hochschule Mannheim Fakultät Verfahrens- und Chemietechnik Institut Prozessmesstechnik und innovative Energiesysteme Latentwärmespeicher Neue Möglichkeiten für die Wärme-Wende Prof.Dr.M.Rädle

3 Institut PI 1/2 Messtechnik, 1/2 Energiesysteme 45 Mitarbeiter, davon 37 Ingenieure, 3 Physiker 40 Mitarbeiter drittmittelfinanziert Institut: 300m² auf HS-Campus, 850 m² extern angemietet Drittmittel >2,2 M pro Jahr, (1,8 M öffentlich, 0,4 M Industrieaufträge) Firmenkontakte > 60 über Kooperationsvertrag verbundene Firmen Vernetzung mit MRN, IHK, Wirtschaftsförderung Mannheim Projektkoordination: BMWi AiF ZIM Projekte, Bundesranking Platz 1, ca. 80 Projekte 3

4 Grundidee: Verbindung von Lehre und Forschung: Ingenieure in Weiterbildung im Masterstudium 16 Mitarbeiter arbeiten an ihrer Promotion Ausbildungsbetrieb im Berufsbild Elektronikerin Direkte Firmenkontakte für Praxiswissen und Arbeitsplatz Mitarbeiter entwickeln: Berufserfahrung, Teamleitererfahrung, Projektleitererfahrung 60 Studienarbeiten, 40 Bachelor/Masterarbeiten pro Jahr mit Industriekontakt 4

5 Prof. Dr. Matthias Rädle, HS Mannheim 5 Energiewende Regenerative Energien Sonne Wind Wasser Biomasse Erdwärme

6 Prof. Dr. Matthias Rädle, HS Mannheim 6 Stand/Aussicht Wasser: begrenzter Ausbau Erdwärme: abgeschlagen gegenüber den anderen Biomasse: in BRD begrenzter Ausbau Wind: in BRD zunehmende Widerstände Sonne: beliebig ausbaubar (und mein Hobby)

7 Prof. Dr. Matthias Rädle, HS Mannheim 7 Schwankendes Energieangebot Agora

8 Längerer Zeitraum Prof. Dr. Matthias Rädle, HS Mannheim 8

9 Extreme Preisreduktion bei Photovoltaik 9

10 Prof. Dr. Matthias Rädle, HS Mannheim 10 gewagte Aussage Problem der Energieerzeugung ist gelöst PV und Windstrom werden noch etwas preiswerter Eigenstromnutzung wird steigen

11 Prof. Dr. Matthias Rädle, HS Mannheim 11 Problem: zuverlässige Versorgung mit regenerativen Energien: Angebot und Nachfrage liegen örtlich und zeitlich auseinander Speicherung und Netzausbau notwendig

12 12 Speicherentwicklung in der Presse: Fast nur elektrische Speicher aber 1KWh Batteriespeicher kostet ca KWh Warmwasserspeicher kosten ca KWh Latentwärmespeicher kosten ca

13 13 Nachteile von Warmwasserspeichern: - Keine Langzeitspeicherung - Nicht geeignet für Wärmepumpen - Geringe Energiemenge im Haus speicherbar

14 14 mein Traum für die Hausheizung: Photovoltaisch betriebene Wärmepumpe Dazu braucht man: geeignetere Speicher

15 Prof. Dr. Matthias Rädle, HS Mannheim 15 Ein möglicher Lösungsansatz: Wärmespeicher mit Latentmaterial PCM: Phase Change material Wärme im Schmelzvorgang gespeichert

16 Phase change materials = Latentwärme-Material Wärmekapazität [J/cm 3 ] Wasser PCM Latente Wärme kwh/m³, Vorteile bei kleinen Temperaturhüben Temperatur [ C]

17 bekannt: Natriumacetat Nachteil: starke Unterkühlung, osmotischer Druck Prof. Dr. Matthias Rädle, HS Mannheim 17

18 PCM- Wärmespeicher (20 cm PCM Dicke); Mg-Nitrat/Chlorid, 4fache Wärmemenge, 12 Stunden Ladezeit

19 Neue Technologie: Schnell-Ladespeicher - Heterogenphasige PCM-Speicher: Öldurchströmte Salzhydrate: Ladezeit 2-3 Stunden

20 Beliebig skalierbar m PCM : 1500 kg Q: ca. 80 kwh Folie 16

21 Solar betriebene Wärmepumpe mit PCM-Speicher; Mesa/Bammental

22 Preiswerte Superisolatoren VIP evakuierbare Materialien, flexibel, großflächig l = 4 mw/m*k 7 mal besser als normale Schaumstoffe 22

23 Vorteile/Nachteile von PCM-Speichern: Temperaturniveau konstant KWh/m³ Kosten / to Noch nicht fertig entwickelt/markteinführung 2016 Mehrpreis für Ölkreislauf (Schnell-Ladung)

24 Einsatzgebiete: Industrieabwärme: C Solarspeicher: 56 C Wärmepumpe: 25 C, 27 C oder 36 C Raumklimatisierung: 21 C Raumkühlung: 13 C Eisspeicher: 0 C Lebensmittelkühlung: -21 C 24

25 PCM einbetoniert, 21 C 27- C Fa. Fasel, Westerwald Platten, Fensterbänke, Energiesäulen, Bänke, Fußbodenheizung Mauersteine ( Wärmekapazität 4cm =^ 1m Beton) 25

26 Fasel-Beton Man kann eigentlich alles einbetonieren: Flaschen, Tüten. 26

27 Modulare Fertighäuser mit superisolierender Außenschale ohne Barackenklima 27

28 . Der Erfinder (u.a.) 28

29 . Unendlich viel(e ) Energie(speichermöglichkeiten) PCM-Speicher sinnvoll bei kleinem Temperaturhub und Speicherung von max. 1-2 Wochen Ideen/Zusammenarbeit - > m.raedle@hs-mannheim.de 29

30 Prof. Dr. Matthias Rädle, HS Mannheim 30 Danke fürs Zuhören! Fragen, Wünsche, Anregungen???