Konzeptentwicklung und Bewertung für die elektrische Beladung von Hochtemperatur-Latentwärmespeicher

Kurzfassung

Die erneuerbaren Energien könnten die Lösung für die Ressourcenknappheit der fossilen Brennstoffe, die energetische Unabhängigkeit und den Umweltschutz in Bezug auf die von Menschen verursachte Emissionen sein. Doch die Speicherung der elektrischen Energie stellt die Ingenieure vor neue Herausforderungen. Eine der Antworten auf dieses Problem sollen die Latentwärmespeicher sein. Die vorliegende Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der Konzeptentwicklung für die elektrische Beladung eines Latentwärmespeichers. Im Vorfeld werden Beladearten physikalisch beschrieben, hierzu ein Konzept erarbeitet und anschließend bewertet. Zur Durchführung der Bewertung kamen paarweiser Vergleich, Rangfolgeverfahren und Präferenzmatrix zum Einsatz. Die Widerstandsbeheizung setzte sich bei der Bewertung der Beladearten durch. Darauf aufbauend wurden Komponenten, wie Heizelemente und Wärmeleitstruktur nach dem gleichen, zuvor beschriebenen Schema untersucht und bewertet. Bei den Heizelementen erhielten die Heizpatronen die höchste Bewertung. Im Gegensatz dazu gab es bei der Bewertung der Wärmeleitstruktur einen Gleichstand zwischen drei Wärmeleitstruktur-Profilen den Zick Zack-, Trapez- und Wellen-Profil. Die Parameter für die Werkstoffauswahl der Wärmeleitstruktur unterschieden sich nur sehr gering voneinander, weshalb sowohl EN AW-6005A als auch EN AW-6060 geeignet für die Verwendung ist. Zum Schluss werden einige Konzepte entwickelt, beschrieben und bewertet, hierbei konnte das Konzept mit den abgeschirmten Heizelementen die meisten Punkte in der Bewertung erzielen. Abschließend werden basierend auf den vorläufigen Ergebnissen die Komponenten ausgewählt. Bei der Wärmeleitstruktur fällt die Entscheidung auf das Wellen-Profil. Die Heizpatrone wird mit einem Schaft für das Thermoelement versehen und der thermische Energiespeicher wird als stehendes Rechteck konstruiert.