Innovative Wärmespeichergranulate mit breiten Einsatzmöglichkeiten
Das Thüringische Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung hat in Zusammenarbeit mit der Fa. Rubitherm Technologies GmbH, Berlin ein thermoplastisch verarbeitbares Material entwickelt, welches in der Lage ist, Wärme oder Kälte mit hoher Kapazität zu speichern. Basierend auf dem Prinzip der latenten Wärmespeicherung beim Phasenübergang von fest nach flüssig, lassen sich große Mengen an Wärme bzw. Kälte speichern und diese bei Bedarf reversibel und unter konstanten Temperaturen wieder abgreifen. Darüber hinaus lässt sich über die Wahl des Phasenwechselmaterials und seiner spezifischen Schmelztemperatur das Granulat für die spätere Anwendung maßschneidern. Derzeit kann der Schaltpunkt in einem Bereich zwischen 6°C und 82°C eingestellt werden. Hierdurch lassen sich Anwendungen im Bereich der Heiz- und Klimatechnik, in der Gebäudeklimatisierung, im Bereich temperierter Transporte, aber auch im medizinischen Bereich bedienen.
Das Hauptaugenmerk des TITK und seines Partners besteht zunächst darin, die Wärmespeicherung als Komponente von Solarthermieanlagen zu betrachten. Durch Sonneneinstrahlung wird hierbei ein flüssiges Trägermedium (z.B. Wasser) erwärmt, wobei die Wärme bei Durchströmung eines mit Granulat gefüllten Speichers an das Granulat abgegeben und in hoher Dichte gespeichert wird. Diese innovativen Wärmespeicher verfügen über die 2- bis 3-fache Kapazität im Vergleich zu konventionellen Wasserspeichern, wodurch sich zum einen eine größere Effizienz ergibt und zum anderen die Möglichkeit besteht, den Wasserspeicher kleiner zu gestalten.
In eine ähnliche Richtung zielt der Aufbau zweier Demonstrationsanlagen am TITK ab. Erstere beinhaltet die Integration der Speichergranulate in eine Fußbodenheizung, wodurch eine gleichmäßige Durchwärmung von Räumen ermöglicht werden soll. Zweitere setzt die luftgeführte Nutzung von industrieller Abwärme zur Unterstützung der Raumklimatisierung um.
Weitere Anwendungen werden zum Beispiel im gesamten temperaturgeführten Transportsektor gesehen. Im Niedertemperaturbereich können hitzeempfindliche Güter über einen langen Zeitraum vor Erwärmung geschützt werden. Neben aktiver Kühlung kann so ein „backup“-System aufgebaut werden. Für den Bereich des Catering sind mit Wärmespeicherplatten ausgekleidete Transportboxen realisierbar, um temperierte Speisen vor einer Auskühlung und Überhitzung zu bewahren. In der Medizintechnik werden bereits Wärmekissen verwendet, die therapeutisch sinnvolle Temperaturen lange Zeit halten können.
Das vom TITK durchgeführte Innovationsforum "PolymerTherm hot & cold" im September letzten Jahres erzeugte bei den 150 Teilnehmer, bestehend aus Unternehmer und Vertreter wissenschaftlicher Einrichtungen, große Resonanz. Es wurden Themengebiete herausgearbeitet, die durch das am 1. Januar 2012 gestartete Netzwerk „PolymerTherm“ fokussiert werden. PolymerTherm möchte den Innovationsansatz weiterführen, neue Zielmärkte erschließen und eine nachhaltige Fortschreibung der angestoßenen Prozesse und Aktivitäten mit interregionaler Ausstrahlung erreichen. Das Ziel ist die Entwicklung des PCM-Composites voranzubringen. Weitere Einsatzmöglichkeiten sollen identifiziert und die Markteinführung vorbereitet werden. Der Latentwärmespeicher soll sich als Standardtechnologie zur Wärme- und Kältespeicherung etablieren.
Um dieses Vorhaben realisieren zu können, werden in den nächsten Monaten Forschungsprojekte umgesetzt, die die Anwendungsmöglichkeiten des PCM-Compounds erweitern werden. Das Projekt „PCM-Prothetikmaterialien“ umfasst die Einarbeitung des PCM-Compounds in Oberschenkelprothesen zur Regulierung des Wärmehaushaltes und die damit verbundene Erhöhung des Tragekomforts. Ein weiteres Projekt setzt sich mit der bedarfsgerechten Bereitstellung von Wärme- und Kälteenergie unter Nutzung eines im Volllastbetrieb wärmegeführt betriebenen BHKWs auseinander. Dabei dienen Latentwärmespeicher als Zwischenspeicher zum Ausgleich von Lastwechseln, Spitzenlastsituation sowie ggf. als Zwischenüberbrückung bei Störanfällen. In einem dritten Forschungsprojekt werden im Bereich von 80-120°C PCM-Compounds zur aktiven Temperaturkontrolle von Motor- und Umrichterkomponenten entwickelt. Die aus den Spannung- / Leistungsspitzen entstehenden Wärmespitzen werden mit Hilfe des Latentwärmespeichers abgepuffert und dienen als Überlastschutz.
Das Thüringische Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e.V. wird auf der FAKUMA-Messe vom 16.-20.10.2012 in Friedrichshafen in Halle B3 Stand 3201 vertreten sein und wird hier unter anderem die Wärme- und Kältespeicher-Materialien präsentieren.
Kontakt
Thüringisches Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e.V.
Breitscheidstraße 97
07407 Rudolstadt
Herr Dr. Stefan Reinemann
Telefon: + 49 3672 - 379 - 400
Telefax: + 49 3672 - 379 - 379
E-Mail: reinemann@titk.de