Neues Material zum Wärmespeichern made in Germany

Immer wieder berichten wir hier auf dem Solarthermie-Blog auch von Forschungsarbeiten rund um das Thema Wärme, zum Beispiel zu Wärmeerzeugung, Wärmeverbrauch und Wärmespeicherung. Zu Letzterem gibt es heute Neuigkeiten aus Deutschland: Stabil, effizient und umweltschonend soll das neue Material zum Wärmespeichern sein, das Forscher der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) und der Universität Leipzig entwickelten. 

Das neue Material zum Wärmespeichern könnte laut der Pressemitteilung der MLU dabei helfen, unsere Gebäude künftig energetisch spürbar zu verbessern. Mit ihm lasse sich demnach überschüssige Wärme speichern und bei Bedarf wieder an die Umgebung abgeben. Im Gegensatz zu bereits bekannten Stoffen könne das neue Material zum Wärmespeichern

• deutlich mehr Wärme aufnehmen,
• sei stabiler
• und es bestehe zudem aus unbedenklichen Substanzen.

In einer neuen Studie im “Journal of Energy Storage” beschreibt das Forscherteam den Bildungsmechanismus seines Materials.

Bei der Erfindung handele es sich demzufolge um einen sogenannten Latentwärmespeicher. Dieser könne mit einem Wechsel des Aggregatzustands von fest zu flüssig sehr viel Wärme aufnehmen. Erhärte das neue Material zum Wärmespeichern, werde dabei die gespeicherte Wärme wieder abgegeben.

Das Prinzip würden viele von Handwärmekissen kennen, sagt Prof. Dr.-Ing. Thomas Hahn vom Institut für Chemie der MLU. Die Erfindung aus Halle solle aber nicht in Manteltaschen zum Einsatz kommen, sondern zum Beispiel in der Bauindustrie. Dort könnte sie in Form großer Platten in Wände integriert werden, die so während der Sonnenstunden am Tag Wärme aufnähmen und später bei niedrigeren Temperaturen wieder abgeben könnten. So ließe sich viel Energie sparen: Das neue Material speichere den Berechnungen der Forscher zufolge bei einer Aufheizung von zehn Grad Celsius des Materials bis zu 24 Mal mehr Wärme als herkömmlicher Beton oder Gips.

Anders als bei Handkissen würden die Platten aus dem Stoffgemisch jedoch nicht schmelzen, wenn sie Wärme aufnähmen: Der eigentlich flüssige Wärmespeicher sei in der Neuentwicklung in einem Gerüst aus festem Silikat eingeschlossen und könne wegen hoher Kapillarkräfte nicht austreten.. Das erklärt Thomas Hahn weiter. Für die Herstellung kämen vor allem umweltverträgliche Stoffe zum Einsatz: ungefährliche Fettsäuren, wie sie auch in Seifen und Cremes steckten. Die verwendeten Zusätze, die dem Material seine Festigkeit und erhöhte Wärmeleitfähigkeit verleihen würden, könnten aus Reishülsen gewonnen werden.

In der aktuellen Studie beschreibt das Team Schritt für Schritt, wie sich die Struktur des Materials bilde und wie sich die genutzten Chemikalien gegenseitig beeinflussten. Unterstützung erhielt das Team hierbei von den Forschern um Prof. Dr. Kirsten Bacia von der MLU, die den Mechanismus mittels Fluoreszenzmikroskopie sichtbar gemacht haben.

Das Wissen darüber sei für die weitere Optimierung und auch für eine mögliche Produktion im industriellen Maßstab wichtig, sagt Felix Marske, der die Entwicklung im Rahmen seiner Promotion bei Thomas Hahn vorantrieb. Noch finde die Produktion nämlich in kleinen Mengen im Labor statt. Das neue Material zum Wärmespeichern könnte künftig aber in Kombination mit weiteren Schritten dabei helfen, Gebäude energetisch deutlich effizienter zu gestalten oder auch Photovoltaik- und Batteriesysteme passiv zu kühlen, um deren Wirkungsgrade weiter zu erhöhen.

Das Herstellungsverfahren sei bereits zum Patent angemeldet worden. Die Arbeit der Forscher wurde zudem mehrfach ausgezeichnet: 2019 erhielt das Team den Hugo-Junkers-Preis des Landes Sachsen-Anhalt, 2020 den “Clusterpreis Automotive” des IQ Innovationspreises Mitteldeutschland.

Fotos: MLU