Campus SteyrResearch Center

NewsForschung & Entwicklung

Innovative Langzeitwärmespeicher aus Salzmischungen

Auf dem Weg zu einer CO2-neutraleren Gesellschaft spielt die Wärmespeicherung solarer Energie eine wesentliche Rolle. Kurzzeitspeicher sind bereits gut etabliert, was aber fehlt sind effiziente, saisonale Wärmespeicher. Diese Lücke versucht Dissertantin Gayaneh Issayan mit ihren Forschungen zu thermochemischen Speicheranwendungen am Center of Excellence Energie der FH OÖ zu schließen.


„In unseren Breiten verfügen wir im Sommer über viel Sonnenenergie, im Winter brauchen wir aber mehr Wärme“, erklärt Issayan. Um Wärme längerfristig zu speichern, fokussierte sich die Forschung in den letzten Jahren stark auf synthetisch hergestellte Zeolithe, silikathaltige poröse Mineralien. Die Speicherung von Wärme funktioniert folgendermaßen: Zeolithe werden mit Solarwärme getrocknet, gelagert und mit Feuchtigkeit bzw. Wasserdampf bei Bedarf reaktiviert, um so die gespeicherte Wärme wieder zurückzubekommen. Ihre poröse Struktur bildet ideale Bedingungen zur Ansiedlung von Wassermolekülen. Der große Nachteil künstlicher Zeolithe, die für die Forschung vorrangig verwendet werden (im Unterschied zu den natürlichen), ist ihre energieaufwendige Herstellung und der dementsprechende Kostenaufwand. Hygroskopische Salze funktionieren ganz ähnlich und sind teilweise als industrieller Abfall zu erwerben, weshalb sie auch günstiger und vielfältiger sind. Allerdings nehmen Salze bzw. Salz-Hydrate so viele Wassermoleküle in ihre Kristallstruktur auf, bis sie schließlich in Lösung übergehen. Zudem können sie nicht beliebig oft hydriert und dehydriert werden, da bei oftmaligen Zyklieren Schäden in der Kristallstruktur auftreten. In Vorversuchen der Energieforschungsgruppe ASIC der FH OÖ wurde bereits erprobt, dass sich gewisse Salzmischungen besser eignen als Einzelsalze und durch den Mix andere Eigenschaften erhalten.

Die studierte Physikerin Gayaneh Issayan kann in ihrem Dissertationsprojekt, zusammen mit ihrem Betreuer Dr. Bernhard Zettl genau ihrem Interesse der Materialentwicklung nachgehen und Forschungen zu optimalen Salzmischungen für Wärmespeicher anstellen. Die Salze Lithiumchlorid und Kalziumchlorid haben in Vorversuchen bereits gute Ergebnisse geliefert. „Um die Salze für Speicher besser nützen zu können, sind wir dabei für die Salzmischungen eine Art Trägermatrix aus natürlichen Zeolithen zu entwickeln. Die positiven Eigenschaften der porösen Struktur der Zeolithe, die gute Dampfaufnahmestruktur der Salze und Binder, die beide zusammenhalten, könnten eine effiziente und nachhaltige Basis schaffen“, so die Dissertantin. Ideal wäre, die Materialen zu granulieren, da eine runde Struktur Wasserdampf gleichmäßiger aufnehmen kann. Nicht nur weil es sich teilweise um die Verarbeitung von Abfallprodukten handelt, sondern auch weil die Materialien zugleich relativ günstig sind, ist es sehr wahrscheinlich, dass diese Entwicklung für Wärmespeicher auch breite Anwendung finden könnten. Obendrauf ist die Herstellung klimaneutraler, weil die Rohstoffe in ihrer Herstellung weniger CO2 verbrauchen, als etwa synthetischen Zeolithe.

Wie das Endergebnis der Untersuchungen zu den Misch-Salz-Systemen als Composite Materialen für thermochemische Speicheranwendungen tatsächlich aussieht und auf welche Phänomene Gayaneh Issayan in ihrer Forschungsarbeit noch stößt, bleibt spannend. Noch steht sie am Beginn ihrer dreijährigen Dissertation, die offiziell im März 2021 beginnt, und für die sie eng mit dem Institut für Polymerwissenschaften der JKU zusammenarbeitet, wo sie auch promovieren wird. Betreut wird Issayan seitens der Universität von Univ.-Prof. Dr. Sabine Hild. Als eine von acht Nachwuchsforscher*innen konnte sich die engagierte Wissenschaftlerin, die bereits zwei Jahre an der FH OÖ im Energiebereich arbeitet, im Dissertationsprogramm der Fachhochschule Oberösterreich durchsetzen. Gefördert werden die jungen Forscher*innen für die Dauer ihrer Dissertationsprojekte vom Land Oberösterreich und der FFG.

Gayaneh Issayan im Labor, Bildquelle: Bernhard Zettl

Verschiedene Granulate, Bildquelle: Bernhard Zettl

FH Oberösterreich Logo