Forståelse af latent varmeoverførsel:nøglebegreber og energilagringsapplikationer

Af Chris Rowe
Opdateret 24. marts 2022

Overgangen mellem et materiales faste, flydende og gasformige faser involverer store mængder energi. Dette energibehov er kendt som latent varmeoverførsel. Forskere inden for alternativ energi udforsker måder at udnytte latent varme til energilagring, såsom at bruge smeltet salt i koncentrerede solenergisystemer, som undersøgt i en nylig undersøgelse fra Department of Energy (DOE).

Fornuftig varmeoverførsel

Følsom varmeoverførsel opstår, når to stoffer ved forskellige temperaturer kommer i kontakt, og varme strømmer fra det varmere til det køligere stof. For eksempel, efter solnedgang overfører jorden, som forbliver varmere, varme til den køligere luft, hvilket får jorden til at afkøle og luften til at varme.

Latent varmeoverførsel

Når et stof er ved at ændre sin fase – fast til flydende, flydende til gas eller omvendt – kan varme absorberes eller frigives uden nogen ændring i temperaturen. Dette fænomen, hvor varme overføres uden et temperaturskifte, kaldes latent varmeoverførsel.

Typer af latent varme

Mængden af varme, der kræves for at omdanne en væske til en gas, er den latente fordampningsvarme , mens den varme, der er nødvendig for at smelte et fast stof til en væske, er den latente fusionsvarme . Disse værdier er typisk langt større end den energi, der er nødvendig for at hæve et gram af det samme stof med én grad celsius, hvilket omtales som dets specifikke varme . For eksempel er vands specifikke varme 1calg⁻¹°C⁻¹, hvorimod dets latente fusionsvarme er 79,7calg⁻¹.

Energibesparelse i latente varmeprocesser

Der går ingen energi tabt under latent varmeoverførsel. Smeltende is absorberer latent varme, mens frysende vand frigiver den. På samme måde absorberer fordampning energi, og kondens frigiver den.

Applikationer og fordele

Fordi mange vedvarende kilder, såsom sol og vind, producerer strøm med mellemrum, er effektiv lagring kritisk. Systemer til lagring af latent varme termisk energi (LHTES) kan absorbere store mængder energi, efterhånden som materialer smelter og senere frigive det, når de størkner, hvilket tilbyder en lovende lavprisløsning til at balancere udbud og efterspørgsel. Fortsat forskning er afgørende for at identificere materialer med optimale egenskaber til brug i alt fra elektriske køretøjer til industrielle processer.