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Latentwärmespeicher

Latentwärmespeicher basieren auf der Erkenntnis, dass thermische Energie nicht nur in Form von Wärme gespeichert werden kann. Bei zahlreichen Substanzen findet unter exakt definierten Bedingungen eine Zustandsänderung statt, das heißt sie gehen beispielsweise von einem festen in einen flüssigen Zustand über. Wasser tut das bei null Grad, eine zweite Zustandsänderung findet unter Normaldruck bei 100 Grad statt. Dann geht die Flüssigkeit in einen gasförmigen Zustand über. Diese Zustandsänderungen erfordern Energie. Wird Eiswasser erwärmt, bleibt die Temperatur trotz der Energiezufuhr konstant, solange noch Eis schmilzt. Die während dieser Zeit zugeführte Energie wird also nicht in Form einer erhöhten Temperatur gespeichert, sondern in Form des geänderten Zustands. Dieser Prozess ist reversibel. Wenn das Wasser wieder zu Eis gefriert, wird exakt die beim Schmelzen zugeführte Energie wieder freigesetzt.

Der Eiswürfel als Latentwärmespeicher

Der bekannteste Latentwärmespeicher ist sicherlich der Eiswürfel im Getränk. Während er schmilzt, speichert er Wärmenergie der umgebenden Flüssigkeit, die dadurch gekühlt wird. Wenn der Eiswürfel vollständig geschmolzen ist, hat er soviel Energie aufgenommen, als wäre dieselbe Menge Wasser von nahezu null Grad auf 80 Grad erhitzt worden. Das Beispiel hinkt ein wenig, weil das Schmelzwasser sich mit dem Getränk vermischt, weswegen der Vorgang irreversibel ist. Wäre der Eiswürfel von einer wasserundurchlässigen Folie umgeben, handelte es sich auch technisch um einen echten Latentwärmespeicher.

Praktische Ausführungen von Latentwärmespeichern

Nahezu alle Latentwärmespeicher nutzen den Übergang zwischen dem festen und dem flüssigen Zustand, der gasförmige Zustand spielt in der praktischen Anwendung keine wesentliche Rolle. Die Aufgabe besteht darin, für die jeweilige Anwendung Substanzen zu finden, die bei der richtigen Temperatur schmelzen und dabei möglichst viel Energie speichern. Einige Paraffine und Salze haben sich in der Praxis bewährt. Latentwärmespeicher können bei gleichem Volumen sehr viel mehr Energie speichern als klassische Wärmespeicher, was deutlich kleinere Bauweisen gestattet. Selbstverständlich kann dieser Vorteil auch genutzt werden, um Speicher mit deutlich größerer Kapazität zu entwickeln. Zusammen mit leistungsfähigen Vakuum-Röhrenkollektoren können so Solarthermie Anlagen realisiert werden, die einen höheren Beitrag zum Heiz- und Warmwasserbedarf liefern. Als praktisch erweist sich auch, dass die gespeicherte Energie während der Zustandsänderung bei konstanter Temperatur abgegeben wird. Werden beispielsweise Paraffine mit einem Schmelzpunkt bei etwa 60 Grad genutzt, kann die gesamte gespeicherte Energie zum Erhitzen von Wasser auf diese Temperatur genutzt werden. Als Nachteil steht diesen Vorteilen der deutlich höhere Preis gegenüber.

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