EFFCO2: Anlagenkonzeptionierung und Systemvergleich von CO2-Kälteanlagen mit effizienzsteigernden Maßnahmen im Voll- und Teillastbetrieb
Zeitraum
2017-11-01 – 2022-04-30
Bewilligte Summe
329.326,56 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03ET1541A
Leistungsplansystematik
Energiesparende Industrieverfahren - Wärmepumpen, Kältemittel [EA3202]
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESN4)
Förderprogramm
Energie
Als natürliches Kältemittel wird CO2 derzeit und auch in Zukunft verstärkt eingesetzt und steht im Fokus der Forschung hinsichtlich kältetechnischer Prozesse. Mit Blick auf die relativ niedrige kritische Temperatur von 31°C, muss ein System mit CO2 bei höherem Temperaturniveau der Wärmesenke transkritisch betrieben werden. Aufgrund der nicht vorhandenen Phasenwechselenthalpie im oberen Temperaturniveau, wird der einfache Prozess energetisch schlechter als im subkritischen Bereich. In der Fachwelt werden verschiedene Möglichkeiten der energetischen Optimierung von transkritischen CO2-Prozessen diskutiert: der Ejektor und die Expansionsmaschine bzw. ECU (Expansion-Compression-Unit), der (externe) Unterkühlungskreislauf, und die Parallelverdichtung zur Einsparung von Verdichterarbeit. Diese Methoden wurden in einzelnen Studien hinsichtlich Ihres Potentials untersucht. Im Rahmen des hiermit beantragten Projektes sollen die derzeit gewinnbringendsten Strategien sowohl in einer Laboranlage bei nahezu konstanten Bedingungen als auch in einer Modellanlage unter realen Bedingungen implementiert und vergleichend getestet werden. Damit kann erstmalig nachgewiesen werden, welche Methode tatsächlich das breiteste Einsatzgebiet besitzt und sowohl in Teillast- als auch in Vollastbetriebsfällen gegenüber den übrigen Methoden heraussticht. Weiterhin kann so das größte Optimierungspotential hinsichtlich der Komponente und der Einbindung in einen Kreislauf sowohl eventuelle Probleme hinsichtlich Pulsationen, Regelbarkeit und erreichbarem COP ermittelt werden. Da dieser Vergleich erstmalig sowohl experimentell an ein und derselben Laborkälteanlage sowie einer Modellkälteanlage, als auch im Rahmen von stationären und instationären Simulationen durchgeführt wird, stellt das Projekt einen großen, firmenunabhängigen und wissenschaftlich anspruchsvollen Beitrag für die Welt der Kältetechnik dar.
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