Chillventa | Wasser als Kältemittel – Prozesswärmeerzeugung mithilfe von Dampfverdichtern
Beendet
  • Event: Chillventa CONGRESS
  • Stream: Innovationstag Kältetechnik
  • Thema: Wärmepumpe

Wasser als Kältemittel – Prozesswärmeerzeugung mithilfe von Dampfverdichtern

Hochtemperatur-Wärmepumpen und Dampfverdichter können einen großen Beitrag zur Dekarbonisierung der industriellen Prozesswärmeerzeugung leisten. Im Rahmen des Projektes „SteamScrew“ wird ein Wasserdampf-Schraubenverdichter entwickelt und in einem geschlossenen Wärmepumpenkreislauf erprobt.

Beschreibung

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Speaker

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Wann & Wo

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Mo, 07.10.2024, 13:30 – 14:00

place

Raum Istanbul, NCC Ost, Ebene 2

Details

Format: Vortrag

Sprache: Deutsch

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Beschreibung

Zur effizienten, strombasierten Erzeugung von Prozessdampf auf Temperaturen über 120 °C können unterschiedliche Kombinationen aus Hochtemperatur-Wärmepumpen (HTWP) und Dampfverdichtern zum Einsatz kommen. Die heute in HTWP verwendeten Arbeitsmedien weisen zwar nur ein geringes Ozonabbaupotential (ODP) und Treibhauspotential (GWP) auf, sind jedoch häufig brennbar oder toxisch (natürliche Kältemittel) oder besitzen umstrittene Umwelteigenschaften (synthetische Kältemittel). Wasser (R-718) als Arbeitsmedium ist hingegen in dieser Hinsicht unproblematisch und aufgrund des hohen kritischen Punktes und der großen Verdampfungsenthalpie für die Verwendung in HTWP thermodynamisch gut geeignet. Technisch herausfordernd ist jedoch die starke Überhitzung, die sich während der Verdichtung von Wasserdampf ergibt und die weit über den eigentlich angestrebten Temperaturbereich hinaus geht. Im Rahmen des Projektes „SteamScrew“, mit den Verbundpartnern Fraunhofer IEG, Aerzener Maschinenfabrik GmbH und Technische Universtität Dortmund, wird ein Schraubenverdichter für Wasserdampf entwickelt, der über eine direkte Einspritzung von flüssigem Wasser in den ölfreien Verdichtungsraum verfügt und die damit verbundene Kühlung große Verdichtungsverhältnisse bzw. Temperaturhübe in einer Verdichterstufe realisieren kann. Als Quellentemperaturen kommen für den Verdichter Temperaturen zwischen 80 und 120 °C in Betracht, bei denen die angesaugte Dampfdichte bereits ausreichend große Werte für den sinnvollen Einsatz von Schraubenverdichtern aufweist. Je nach Betriebspunkt muss der Verdichter teilweise unterhalb der Atmosphärenbedingungen arbeiten, was die Entwicklung eines ausgeklügelten Dichtungssystems notwendig macht. Auf der Druckseite soll der Verdichter in der ersten Entwicklungsstufe Prozessdampf bei bis zu 10 bar und leichter Überhitzung (bis 200 °C) bereitstellen können. In ersten Experimenten wird der Verdichter in einem Luft- und einem Dampfkreislauf untersucht und dabei die Einspritzparameter und -positionen optimiert. Anschließend wird die Maschine in einem geschlossenen Wärmepumpenkreislauf eingesetzt, um Prozesswärme auf industriellem Temperatur- und Druckniveau zu erzeugen. Der Dampfverdichter wird dabei zunächst eine elektrische Maximalleistung von rund 200 kW aufweisen, eignet sich jedoch prinzipiell auch für die Skalierung in den Megawatt-Maßstab.  ... mehr lesen

Speaker

Matthias Utri

Teamleitung Hochtemperatur-Wärmepumpen
Fraunhofer Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geothermie (IEG)