Die Übergänge zwischen fester, flüssiger und gasförmiger Phase eines Materials sind mit großen Energiemengen verbunden. Die für den Übergang benötigte Energie wird als latente Wärmeübertragung bezeichnet. In letzter Zeit haben Forscher alternativer Energien nach Wegen gesucht, wie diese latente Wärmeübertragung verwendet werden kann, um Energie zu speichern, bis sie benötigt wird. Zum Beispiel prüft eine Studie des Energieministeriums (DOE), ob konzentrierte Solarenergie geschmolzenes Salz zur thermischen Energiespeicherung nutzen könnte.
Sensible Wärmeübertragung
Wenn zwei Stoffe mit unterschiedlichen Temperaturen miteinander in Kontakt gebracht werden, gibt der Stoff mit der höheren Temperatur Wärme an die Substanz mit der niedrigeren Temperatur in einem Prozess namens "sensible Wärmeübertragung". Wenn die Sonne zum Beispiel untergeht, wird die Luft kälter und wird kühler als die 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 einer der Stoffe bereit ist, seinen Zustand oder seine Phasen zu ändern (fest zu flüssig, flüssig zu gasförmig, etc), wird Wärme von einem Stoff ohne entsprechende Temperaturverschiebung in den anderen übertragen in Substanz. Dieser Vorgang des Abgebens oder Aufnehmens von Wärme ohne Temperaturänderung wird als "latente Wärmeübertragung" bezeichnet.
Typen
Die Wärmemenge, die einer Flüssigkeit zugeführt werden muss, um sie in ein Gas (d. h. Wasser in Dampf) umzuwandeln, wird als "latente Verdampfungswärme" bezeichnet, während die Wärmemenge, die einem Feststoff zugeführt werden muss, um ihn in eine Flüssigkeit (Eis in Wasser) zu verwandeln, ist die "latente Schmelzwärme". Die Energiemenge, die hinzugefügt werden muss die Phase eines Gramms einer Substanz zu ändern ist viel größer als die Energie, die erforderlich ist, um die Temperatur von einem Gramm derselben Substanz um ein Grad zu erhöhen Celsius. 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 Kalorie/Gramm °C und eine Schmelzwärme von 79,7 Kal/Gramm.
Überlegungen
Bei der Übertragung von latenter Wärme geht keine Energie verloren. Beispielsweise führt das Schmelzen von Eis dazu, dass latente Wärme absorbiert wird. Wann Wasser gefriert, die latente Wärme wird freigesetzt. Wenn Wasser verdunstet, absorbiert es Energie, aber wenn Wasser kondensiert, wird die Energie freigesetzt.
Leistungen
Viele alternative Energiequellen sind begrenzt, weil sie keine konstante Energieproduktion gewährleisten können. Solargeneratoren produzieren nur, wenn die Sonne scheint, und Windräder funktionieren natürlich nur, wenn der Wind weht. Dies hat zu einer verstärkten Forschung nach kostengünstigen und effektiven Möglichkeiten zur Speicherung der Energie geführt, bis benötigt (zum Beispiel um überschüssigen Solarstrom, der an einem sonnigen Tag produziert wird, zu speichern, um ihn während der Nacht).
Latentwärmespeichersysteme (LHTES) könnten große Energiemengen speichern und abgeben, wenn Stoffe schmelzen und erstarren. Es bedarf weiterer Forschung, um zu entscheiden, welche Materialien die richtigen Eigenschaften haben, die es ermöglichen könnten, von Autos bis hin zu Fabriken die latente Wärmeübertragung effektiv zu nutzen.