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Projekt
Parasitäre Wärmeströme in thermischen Energiespeichern für Carnot Batterien
Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Christian Cierpka
Fachliche Zuordnung
Technische Thermodynamik
Strömungsmechanik
Strömungsmechanik
Förderung
Förderung seit 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 525893212
Für die Effizienz von Carnot-Batterien ist der thermische Energiespeicher (Thermal Energy Strorage, TES) eine Schlüsselkomponente. Er soll große Mengen an Wärmeenergie über lange Zeit speichern. Oft werden dafür flüssige Materialien wie Wasser oder Salzschmelzen aufgrund ihrer hohen Wärmekapazität verwendet. Der Speicher kann als Zwei-Tank-System mit kalter Flüssigkeit in einem Tank und heißer Flüssigkeit im anderen Tank, oder als Schichtenspeicher, bei dem heiße Flüssigkeit direkt über der kalten Flüssigkeit gespeichert wird, ausgeführt werden. Durch Wärmeverluste an die Umgebung entsteht auch in einem einzelnen Tank mit anfangs einheitlicher Temperatur eine thermische Schichtung. Da das Wandmaterial typischerweise eine größere Wärmeleitfähigkeit aufweist als das Speichermedium, wird Wärme vom heißen Bereich über die Wand in kältere Bereiche und umgekehrt übertragen. Dies treibt thermische Konvektionsströmungen in der Nähe der Wand an, die zur Vermischung beitragen und somit Exergie zerstören. Der Effekt zeigt sich bei kleinen, aber auch bei größeren Anlagen im industriellen Maßstab. Das Verständnis dieser parasitären Konvektionsströmungen ist von grundlegendem Interesse für viele strömungsmechanische und Wärmeübertragungsprobleme in Natur und Technik. Darüber hinaus wird es dazu beitragen, die Gesamteffizienz in Bezug auf Energie und Exergie von TES für Carnot-Batterien, aber auch für TES im Allgemeinen für andere Wärmeanwendungen zu verbessern. Damit soll das Projekt zusätzlich einen wertvollen Beitrag zur Erreichung der "Wärmewende" leisten.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
