Vergleich zwischen Beton und Natriumchlorid als Material zur Speicherung fühlbarer Wärme

Abstract

Am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt wurde ein Wärmespeicherkonzept für solarthermische Parabolrinnenkraftwerke mit solarer Direktverdampfung entwickelt. Dieses Konzept sieht vor, den Wärmespeicher in Vorwärmer, Verdampfer und Überhitzer aufzuteilen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Eignung von Beton und NaCl als Materialien zur Speicherung sensibler Wärme im Überhitzer verglichen. Der relevante Temperaturbereich liegt hier zwischen 300 und 500 °C. Die für die Wärmespeicherung charakteristischen Materialeigenschaften (Wärmeleitfähigkeit, Wärmekapazität, Preis, Festigkeitseigenschaften, ...) wurden aus der Literatur ermittelt. Anschließend wurden Simulationen mit dem Programm Dymola zur wärmetechnischen Beurteilung der beiden Speichermaterialien durchgeführt. Hierbei wurde ein einzelnes Stahlrohr, in dem das Wärmeträgerfluid strömt, mit ummanteltem Wärmespeichermaterial betrachtet. Das Ganze wird als Speicherrohr bezeichnet. Die Länge und der Durchmesser des Speicherrohres wurden variiert. Die Beurteilung der Effizienz der Speichermaterialien erfolgte anhand aussagekräftiger Größen zu Speicherkapazitäten und Ausnutzungsgraden. NaCl erwies sich wärmetechnisch gesehen als gute Alternative zu Beton. Vor einer technischen Verwendung als Speichermedium muss ein geeignetes Herstellungsverfahren für NaCl-Speichermodule entwickelt werden. Auch die Korrosionsbeständigkeit anderer Speicherkomponenten gegenüber NaCl muss gekärt werden.