Schneckenwärmeübertrager in Latentwärmespeichersystemen - Tests und Wirtschaftlichkeitsstudie für solarthermische Anlagen

Latentwärmespeicher eignen sich besonders zur Speicherung der in zweiphasigen Arbeitsme-dien (z.B. Wasser/Dampf) enthaltenen Energie. Momentan sind jedoch noch keine wirtschaftlichen Latentwärmespeicher auf dem Markt verfügbar. In der vorliegenden Arbeit wird ein innovatives aktives Latentwärmespeicherkonzept mit Schneckenwärmeübertrager vorgestellt, bei dem das Phasenwechselmaterial während des Wärmeübergangs beim Phasenwechsel fest - flüssig oder flüssig - fest von Speichertank zu Speichertank gefördert wird. Es wurde ein Teststand zur experimentellen Charakterisierung des Latentwärmespeichers ausgelegt und aufgebaut. In Versuchen wurden konstruktive Maßnahmen und Betriebsstrategien entwickelt, um den Benetzungsgrad der Wärmeübertragerfläche beim Be- und Entladen zu erhöhen. Darüber hinaus wurden die globalen Wärmedurchgangskoeffizienten sowie die Wärmeübergangskoeffizienten während des Schmelzens und des Kristallisierens ermittelt. Der Wärmedurchgang im Schneckenwärmeübertrager ist, verglichen mit einem Rippenrohr - Latentwärmespeicher, ähnlich beim Schmelzen und höher beim Kristallisieren. Das Latentwärmespeicherkonzept wurde weiter entwickelt, um hohe Drücke des Wärmeträgers zu ermöglichen. In Systemsimulationen wurde der Einsatz des Latentwärmespeichers sowohl zentral in solarthermischen Kraftwerken als auch dezentral in solaren Kraft-Wärme-Kopplungssystemen untersucht, und anhand wirtschaftlicher Kennzahlen beurteilt. Anhand dieser Kennzahlen wurden Auslegungsvorschriften für den Speicher im Systemkontext erarbeitet. Es konnte nachgewiesen werden, dass der Einsatz des Speichers sowohl in solarthermischen Kraftwerken als auch in dezentralen solaren Kraft-Wärme-Kopplungssystemen wirtschaftlich sein kann.