Phase Change Materials für Heizung und Kühlung

AllCell: Geothermische Speicher für das Smart Grid

11. April 2012, 08:08 Uhr   |  Heinz Arnold

AllCell Technologies lizenziert die von der University of Illinois at Chicago (UIC) entwickelte Wärmespeicherungstechnik auf Basis von Phase-Change-Materialen (PCM) für Klimaanlagen und Heizungen, die mit Wärmepumpen arbeiten.

AllCell hält bereits Patente auf Phase-Change-Materialien, die für das thermische Management von Batterien und Brennstoffzellen zum Einsatz kommen. Das Unternehmen umgibt die Zellen einer Li-Ionen-Batterie mit PCM, das die Wärme von den Zellen abführt und die Lebensdauer der Zellen so verdoppelt. Außerdem verhindert die PCM-Technik Feuer und Explosionen. Diese passive Kühlung benötigt im Gegensatz zu aktiven Kühlverfahren keine Pumpen, Rohre und Steuerung, was die Kosten deutlich reduziert.

Die UIC hat spezielle Algorithmen entwickelt, um thermische Speicher in Kombination mit Wärmepumpen so auszulegen, dass sich der Energieaufwand und damit die Kosten für das Heizen und die Kühlung minimieren. In Gebäuden mit Wärmepumpen ermitteln die Algorithmen aus den Wetterprognosen, den aktuellen Strompreisen und dem Heiz- und Kühlbedarf im Gebäude die Betriebsart, die den Anwender am wenigsten kostet. Liegen beispielsweise die Stromkosten im Sommer in der Nacht niedrig, bevor sie am morgen eines sonnigen, heißen Tages steigen, dann wird die Wärmepumpe in der Nacht Kälte speichern, in dem sie die Phase-Change-Materialien nutzt, und die Kälte Tags über heranziehen, um das Gebäude zu kühlen.

Das System kann also vermeiden, Strom zu Spitzenpreisen einkaufen zu müssen. Außerdem sind heute die Heiz- und Kühlsysteme so ausgelegt, dass sie mit den jeweils kältesten und heißesten Wetterbedingungen im Jahreswechsel zurecht kommen. Mit dem thermischen Speichersystem können die Heiz- und Kühlsysteme nicht auf die Anforderungen der Spitzen sondern auf den Jahresdurchschnitt dimensioniert werden. Es müssen also keine Ressourcen bezahlt werden, die nur für den Spitzenbedarf erforderlich sind, die meiste Zeit im Jahr aber brach liegen.

Thermische Speicher auf Basis von Phase-Change-Materials sind für AllCell eine gute Ergänzung, denn das Unternehmen produziert diese Materialien bereits zur Kühlung der Li-Ionen-Batterien. Sie lassen sich nun auch für den Bau von PCM-Speichern nutzen. Auf diese Weise kann AllCell den Preis für beide Produkte senken und gleichzeitig Systeme anbieten, die mit der Energie noch effizienter umgehen als bisher.

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