Environmental Engineering Reference
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Tab. 8.3 Schmelztemperatur T S undlatenteSchmelzwärme Δ Q S von einigen elementaren Speicher-
medien
Speichermedium
Pb
Al
Cu
T S (K)
600
933
1356
kg )
Δ Q S (kWh
0,0064
0,109
0,557
Obwohl also die mittlere Eindringtiefe nur 3 m beträgt, erreicht die Sommerwärme nach
der Hälte eines Jahrs, also zur Winterzeit, bereits eine Tiefe von etwa 9 m. Dieser Un-
terschied zwischen der mittleren Eindringtiefe und der tatsächlich erreichten Tiefe wird
dadurch erklärbar, dass der größte Teil der Wärme auf dem Weg in die tiefen Erdboden-
schichten schon in oberen Schichten gespeichert wurde. Diese Speichervolumina d V wer-
den früher erreicht, ihre Temperaturen folgen daher noch stärker den Temperaturschwan-
kungen an der Erdoberfläche.
Die Temperaturprofile des Erdbodens zu verschiedenen Jahreszeiten und die Schwan-
kungen der Erdbodentemperatur in verschiedenen Tiefen sind in der Abb. 8.3 gezeigt. Ab
etwa 5 m Tiefe besitzt der Erdboden eine von der Jahreszeit unabhängige, fast konstan-
te Temperatur von 15 °C. Diese Temperatur ist zu gering, um sie für Heizungszwecke zu
benutzen. Sie lässt sich aber mittels einer Wärmepumpe auf eine für Heizungszwecke ge-
nügend hohe Temperatur transformieren und diese Methode der Raumheizung ist wegen
des Wirkungsgrads η > einer Wärmepumpe allemal günstiger als die mithilfe der Ver-
brennung fossiler Brennstoffe. Mit dem Prinzip einer Wärmepumpe beschätigen wir uns
in Abschn. 10.1.1 .
Die Möglichkeit, auch Hochtemperaturwärme speichern zu können, kann in Zukunt
sehr wichtig werden, wenn thermische Solarkratwerke in der Energieversorgung eine im-
mer bedeutendere Rolle spielen sollten, siehe Abschn. 6.4 . DieserTypvonKratwerksteht
überwiegend im Sonnengürtel der Erde, die Periodendauer der Energieschwankungen be-
trägt i.A. nur T = d und damit wird das Speicherproblem wesentlich vereinfacht. Auf
der anderen Seite wird es mit steigender Temperatur T immer schwieriger, eine geeigne-
te thermische Isolation zur Vermeidung von Leistungsverlusten P V zu entwickeln. Einen
gewissenAuswegbildetdieMöglichkeit,dieWärmealslatenteWärmebei derSchmelztem-
peratur des Speichermediums zu speichern. Im Allgemeinen ist es so, dass mit Zunahme
der latenten Wärme Δ Q S auch die Schmelztemperatur T S ansteigt. In der Tab. 8.3 sind ei-
nige Beispiele für dieses Verhalten gezeigt. Aus diese Tabelle wird auch ersichtlich, dass die
Schmelztemperaturen von reinen Elementen so hoch liegen, dass die thermische Isolation
ein fast unüberwindbares Hindernis für die Wärmespeicherung darstellt.
Etwas anders sieht es aus, wenn man als Speichermedium Elementmischungen verwen-
det, wie sie in Tab. 8.4 zusammengefasst sind. Durch das Mischungsverhältnis lässt sich
die Schmelztemperatur verändern, in der Tab. 8.4 sind die Mischungsverhältnisse angege-
ben, bei denen T S minimal ist. Besonders geeignet für die Wärmespeicherung scheinen die
eutektischen Mischungen zu sein, bei denen es sich um Mischungen von Chlorid- oder
Fluorid-Salzen handelt. Ihr Nachteil besteht darin, dass sie ihre Dichte beim Phasenüber-
 
 
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