Foto: Harzimprägnierung

IEA SHC Task 58/ECES Annex 33: Material und Komponentenentwicklung für thermische Energiespeicher

Das Ziel der IEA-Task Beteiligung ist die weitere Vernetzung der österreichischen wissenschaftlichen Akteure im Bereich der kompakten Wärmespeicherung mit der internationalen Forschungslandschaft und der Partizipation der entwickelten Expertise. Für alle nationalen Projektpartner besteht die Möglichkeit, Ergebnisse ihrer eigenen F&E Projekte in den Task zu integrieren, um sich im internationalen Rahmen weiter positionieren und vernetzten zu können.

Kurzbeschreibung

Weltweit sind Arbeitsgruppen im Bereich der Materialentwicklung für Wärmespeicherung und Anwendungen für thermische Speicher tätig. Diese Aktivitäten sind meist auf bestimmte Anwendungen, Technologien oder Materialien konzentriert. Die Hauptaufgabe des Tasks ist es, diese Aktivitäten zusammenzubringen und in einen einheitlichen Entwicklungsplan zu integrieren.

Die Hauptziele sind:

  • Entwicklung und Charakterisierung von Speichermaterialien, mit denen thermische Energiespeicher verbessert werden können
  • Entwicklung von Materialtestverfahren und Charakterisierungsmethoden, inklusive Materialtests unter reellen Bedingungen
  • Entwicklung von Komponenten für kompakte thermische Speichersysteme
  • Einordnen und evaluieren der Chancen thermischer Speicheranwendungen unter Einbeziehung der Anforderungen an das Speichermaterial

Die Arbeiten im Task werden in unterschiedliche Subtasks unterverteilt, siehe folgende Abbildung:

Struktur der Task/Annex mit Verantwortlichen per Subtask.
Struktur der Task/Annex mit Verantwortlichen per Subtask. (Andreas Hauer (ZAE, DE) and Wim van Helden (AEE INTEC, AT))

Weil die Eigenschaften und Charakteristika von Phasenwechsel- und thermochemischen Materialien unterschiedlich sind, werden die Arbeiten im Task/Annex zum größten Teil in zwei parallelen Schienen durchgeführt, gekennzeichnet mit einem P oder T in der Nummerierung.

Subtask 1P hat als Ziel, verbesserte Phasenwechselmaterialien zu entwickeln. Zu den Hauptaufgaben zählen ein prinzipiell besseres Verständnis zu PCMs zu entwickeln, die Erarbeitung von Richtlinien mit denen die Eigenschaften von PCMs festgestellt werden können, die Entwicklung der Messverfahren für spezifische Materialeigenschaften und die Erweiterung der Materialdatenbank.

In Subtask 1T werden optimierte thermochemische Materialien entwickelt, die durch verbessertes Wissen über Materialeigenschaften, Thermodynamik, chemische Reaktionen, Verbindung unterschiedlicher Materialien oder durch Änderung der Verfahrenstechniken entstehen können. Eine Datenbank mit TCM Eigenschaften wird aufgebaut.

Subtask 2P hat als Ziel, Testprozedere für PCMs zu entwickeln. Die Arbeiten konzentrieren sich auf ein besseres Verständnis von Unterkühlung, den Entwurf und die Anwendung von Langzeit-Stabilitätstests, und das Studieren von Hochskalierungseffekten auf die Materialeigenschaften.

Das Ziel von Subtask 2T ist die Entwicklung von neuen bzw. die Anwendbarkeit von bereits bestehenden Charakterisierungsmethoden für thermochemische Materialien. Gezielt werden die Verfahren für die Bestimmung von Reaktionsenthalpie, spezifischer Wärmekapazität, Zersetzungstemperatur, Wärmeleitfähigkeit und Zyklenstabilität betrachtet. Diese Methodenentwicklung und die dazugehörigen Tests werden durch die Labors der nationalen als auch internationalen Partner durchgeführt und verglichen. Aus den gemeinsamen Erfahrungen soll eine Harmonisierung der Methoden erreicht werden.

Subtask 3P beinhaltet den Entwurf von Komponenten für Phasenwechselmaterialien. Es werden mögliche Techniken zur Verbesserung von Komponenten inventarisiert und verglichen, Leistungsindikatoren definiert und mit Verbesserungstechniken verlinkt.

Diese Aktivitäten sollen die Wärmeleitfähigkeit und Langzeit Stabilität
verbessern.

In Subtask 3T wird an Komponenten für thermochemische Speicher gearbeitet. Hier ist die Aufgabe, den Wärme- sowie den Massetransport zu optimieren. Die Arbeiten beinhalten die Definition von Basisprinzipien und Leistungsindikatoren für thermochemische Komponenten, Entwicklung und Tests der Komponenten und Identifizierung der Potenziale für eine mögliche Kostenreduktion.

Subtask 4 ist nicht untergliedert und hat als Ziel, den Entwicklern von Speichersystemen und Speichermaterialien ein Set von Randbedingungen für bestimmte Speicheranwendungsfälle zu liefern. Diese Randbedingungen werden hauptsächlich aus anderen IEA Tasks oder Annexes oder aus (inter)nationalen F&E Projekte bezogen.

Die Ergebnisse sollen über nationale Workshops, nationale und internationale Tagungen sowie Beiträge in wissenschaftlichen Journals und einschlägigen Fachzeitschriften der interessierten Öffentlichkeit und Firmen zugänglich gemacht werden.
Ein weiteres Hauptziel liegt in der Bildung eines aktiven und effizienten Wissenschaftsnetzwerks, in dem Wissenschaftler und Industrievertreter aus dem Bereich der Wärmespeicherung miteinander kollaborieren können.

Teilnehmende Staaten

Dänemark, Deutschland, Frankreich, Italien, Kanada, Niederlande, Nord Irland, Österreich, Schweden, Schweiz, Slowenien, Spanien, Türkei

Kontaktadresse

Wim van Helden
AEE INTEC
Feldgasse 19, 8200 Gleisdorf

Projektpartner

  • Daniel Lager, AIT, Wien
  • Gerald Steinmaurer, ASiC/ FH OÖ, Wels
  • Hermann Schranzhofer, IWT, TUGraz
  • Andreas Werner, Institut für Energietechnik, TU Wien
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