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Die Übergänge zwischen einer festen, einer flüssigen und einer gasförmigen Phase eines Materials erfordern große Energiemengen. Die für den Übergang benötigte Energie wird als latente Wärmeübertragung bezeichnet. Forscher alternativer Energien haben kürzlich nach Wegen gesucht, wie diese latente Wärmeübertragung genutzt werden kann, um Energie zu speichern, bis sie benötigt wird. Eine Studie des US-Energieministeriums (Department of Energy, DOE) befasst sich beispielsweise mit der Frage, ob konzentrierte Solarenergie geschmolzenes Salz zur Speicherung von Wärmeenergie verwenden könnte.
Sensible Wärmeübertragung
Wenn zwei Substanzen mit unterschiedlichen Temperaturen miteinander in Kontakt gebracht werden, überträgt die Substanz mit der höheren Temperatur Wärme in einem als "fühlbare Wärmeübertragung" bezeichneten Prozess auf die Substanz mit der niedrigeren Temperatur. Wenn zum Beispiel die Sonne untergeht, wird die Luft kälter und kühler als der Boden. Der Boden gibt einen Teil seiner Wärme an die Luft ab, wodurch der Boden kälter und die Luft wärmer wird.
Latente Wärmeübertragung
An dem Punkt, an dem eine der Substanzen bereit ist, ihren Zustand oder ihre Phasen zu ändern (fest zu flüssig, flüssig zu gasförmig usw.), wird Wärme von einer Substanz ohne eine entsprechende Temperaturverschiebung in der anderen Substanz übertragen. Dieser Prozess des Abgebens oder Absorbierens von Wärme ohne Änderung der Temperatur ist als "latente Wärmeübertragung" bekannt.
Typen
Die Wärmemenge, die zu einer Flüssigkeit hinzugefügt werden muss, um sie in ein Gas umzuwandeln (dh Wasser in Dampf), wird als "latente Verdampfungswärme" bezeichnet, während die Wärmemenge, die zu einem Feststoff hinzugefügt werden muss, um ihn zu ändern Eine Flüssigkeit (Eis zu Wasser) ist die "latente Schmelzwärme". Die Energiemenge, die hinzugefügt werden muss, um die Phase eines Gramms eines Stoffes zu ändern, ist viel größer als die Energie, die erforderlich ist, um die Temperatur eines Gramms desselben Stoffes um ein Grad Celsius zu erhöhen. Die Energie, die benötigt wird, um ein Gramm um ein Grad zu erhöhen, wird als "spezifische Wärme" der Substanz bezeichnet. Wasser hat eine spezifische Wärme von 1 Kalorien / Gramm ° C und eine Schmelzwärme von 79,7 Kalorien / Gramm.
Überlegungen
Bei der Übertragung latenter Wärme geht keine Energie verloren. Durch das Schmelzen des Eises wird beispielsweise latente Wärme absorbiert. Wenn Wasser gefriert, wird die latente Wärme freigesetzt. Wenn Wasser verdampft, absorbiert es Energie, aber wenn Wasser kondensiert, wird die Energie freigesetzt.
Leistungen
Viele alternative Energiequellen sind begrenzt, da sie keine konstante Energieerzeugung liefern können. Solargeneratoren produzieren nur, wenn die Sonne scheint, und Windkraftanlagen funktionieren offensichtlich nur, wenn der Wind weht. Dies hat zu einer verstärkten Forschung nach kostengünstigen und effektiven Möglichkeiten geführt, um die Energie bis zum Bedarf zu speichern (zum Beispiel um überschüssigen Solarstrom zu speichern, der an einem sonnigen Tag erzeugt wird und in der Nacht verwendet werden soll).
Latentwärmespeichersysteme (LHTES) könnten große Energiemengen speichern und abgeben, wenn Substanzen schmelzen und erstarren. Zusätzliche Untersuchungen sind erforderlich, um zu entscheiden, welche Materialien die richtigen Eigenschaften aufweisen, damit vom Auto bis zum Werk die latente Wärmeübertragung effektiv genutzt werden kann.