Untersuchungen zur Entwicklung eines thermochemischen Energiespeichers für Haushaltsgeräte : simulationstechnische Charakterisierung des Mehrwerts eines Energiespeichers unter dem Gesichtspunkt der Energieeffizienz

Abstract

Untersuchungen zur Entwicklung eines thermochemischen Energiespeichers für Haushaltsgeräte.Simulationstechnische Charakterisierung des Mehrwerts eines Energiespeichers unter dem Gesichtspunkt der Energieeffizienz.Die Speicherung von Wärme mithilfe von thermochemischen Speichern rückte in den letzten Jahren immer mehr in den Fokus der Wissenschaft. Durch stetig steigende Energiepreise und gestiegene Anforderungen an den Energieverbrauch in Bezug auf dessen Nachhaltigkeit wird verstärkt nach alternativen Technologien zur herkömmlichen Wärmespeicherung gesucht. Diese herkömmlichen Systeme setzen dabei auf sensible oder latente Wärmespeicherung. Im Vergleich zu diesen Systemen besitzen thermochemische Speicher eine höhere Energiedichte, was sie zu einer attraktiven Alternative macht. Im Gegensatz zu den etablierten Systemen befinden sich thermochemische Speichersysteme aber noch in der Entwicklungs- bzw. Testphase. Des Weiteren liegt der Forschungsschwerpunkt aktuell im Bereich der Speicherung von Nutzwärme in Gebäuden, die durch Wärmepumpen oder Solarthermie erzeugt wird. Durch die im Vergleich zu herkömmlichen Systemen hohe Energiedichte von thermochemischen Speichern sind neben der Nutzung in Gebäuden weitere Anwendungsfälle denkbar. Die Untersuchung eines solchen Anwendungsfalls steht im Fokus dieser Arbeit. Dabei handelt es sich um die Analyse der Einsatzmöglichkeiten von thermochemischen Speichern in Backöfen zum Zweck der Rekuperation von Wärme. Das Vorgehen gliedert sich in drei Teile. Im theoretischen Teil wird der aktuelle Stand der Technik betrachtet und allgemein die Möglichkeit des Einsatzes von thermochemischen Speichern in Backöfen untersucht. Im zweiten Teil werden die thermodynamischen und geometrischen Randbedingungen, die für ein solches System zu gelten haben, bestimmt. Das Ziel ist es, einen Rahmen für weitere simulationstechnische Analysen zu definieren und Arbeitspunkte, an denen Optimierungen vorgenommen werden können zu definieren. Im dritten und letzten Teil dieser Arbeit werden praktische Vorversuche an einem sich in der Entwicklung befindlichen Versuchsstand durchgeführt. Das Ziel dieser Arbeit ist das theoretische System mit dem praktischen zu verknüpfen, um optimal die benötigen Größen vom theoretischen Modell verifizieren und validieren zu können.

Investigations into the development of a thermochemical energy storage system for household appliances. Simulation characterization of the added value of an energy storage system from the point of view of energy efficiency.The storage of heat with the aid of thermochemical storage systems has increasingly become the focus of scientific attention in recent years. Due to constantly rising energy prices and increased demands on energy consumption in terms of sustainability, there is an increasing search for alternative technologies to conventional heat storage. These conventional systems rely on sensible or latent heat storage. Compared to these systems, thermochemical storage systems have a higher energy density, which makes them an attractive alternative. In contrast to the established systems, however, thermochemical storage systems are still in the development or test phase. Furthermore, the research focus is on the storage of useful heat in buildings, which is generated by heat pumps or solar thermal energy. Due to the high energy density of thermochemical storage systems compared to conventional systems, other applications are conceivable in addition to use in buildings. The investigation of such a use case is the focus of this work. This is an analysis of the possible use of thermochemical storage in baking ovens for the purpose of recuperating heat.The approach is divided into three parts. In the theoretical part, the current state of the art is considered and, in general, the possibility of using thermochemical storage systems in baking ovens is investigated. In the second part, the thermodynamic and geometric boundary conditions that must apply to such a system are determined. The aim is to have a framework for further simulation analysis and working points where optimizations can be made. In the third and last part of this work, practical preliminary tests are carried out on a mind under development. These have the goal of linking the theoretical system with the practical one to be able to verify and validate optimally the necessary sizes of theoretical model practically.