Untersuchung von Regeneratorspeichern im Verbund mit Phasenwechselspeichern zur Verbesserung des exergetischen Wirkungsgrades

Abstract

Thermische Energiespeicher bieten ein hohes Potential zur Kompensation von Schwankungen in der elektrischen Energieerzeugung. Eine Möglichkeit ist der Einsatz von sensiblen Regeneratorspeichern. Ein wesentlicher Vorteil dieser Technologie ist die Verwendung von kostengünstigen Speichermaterialien, wie Basalt oder Beton. Das feste Speichermaterial wird zur Be- und Entladung von einem Wärmeträgerfluid durchströmt. Dabei verändert sich mit der Zeit die Fluidaustrittstemperatur. Zur Stabilisierung der Austrittstemperatur können Phasenwechselmaterialien (engl. phase change material, PCM) eingesetzt werden. In der vorliegenden Arbeit wird die Kombination von Regeneratoren mit Phasenwechselspeichern untersucht. Zur Beschreibung des transienten thermischen Verhaltens solcher Verbundspeicher wird ein bestehendes numerisches Modell adaptiert und anhand von Literaturdaten validiert. Mithilfe einer Parameterstudie werden vorteilhafte PCM-Anteile in den Verbundspeicher für hohe exergetische Wirkungsgrade, Gesamtwirkungsgrade und Nutzungsgrade ermittelt. Es erfolgt ein Vergleich zu rein sensiblen Regeneratoren im Hinblick auf die thermischen Eigenschaften, benötigte Speichermasse sowie die entstehenden Kosten für das Speichermaterial