2020-12-01  –  2024-11-30

213.563,00 EUR

Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU), Chemnitz, Sachsen

03EN2050C

Energiesparende Industrieverfahren - Wärmepumpen, Kältemittel [EA3202]

01214276/1  –  EffiKomp

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESN4)

Energie

Deutschlandweit sind in industriellen Produktionsstandorten über 62.000 Druckluftanlagen installiert, die jährlich 14 TWh Strom verbrauchen. Diese sind meist als Schraubenverdichter ausgeführt und weisenaufgrund ihres thermodynamischen Grundprinzips einen sehr geringen Wirkungsgrad von rund 7% auf. Verdichtungsmaschinen mit dem gleichen Wirkungsprinzip werden in der Kältetechnik eingesetzt. Industriell werden hier deutschlandweit jährlich rund 71 TWh elektrischer Energie in stationären Anlagen verbraucht, was 14% des gesamten Elektroenergiebedarfs entspricht. Zusätzlich sind mobile Kältesysteme für rund 5 bis 10% des Primärenergieverbrauchs im Verkehrssektor und damit bis 92 TWh verantwortlich. Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer Technologie zur energieeffizienten, umweltschonenden Kälteerzeugung. Dabei soll mit Alkohol versetzter Wasserdampf als Kältemittel zum Einsatz kommen und die bisher dominierenden F-Gase ersetzen. Um den gasförmigen Aggregatzustand von Wasser/Ethanol herzustellen, muss hierzu ein starker Unterdruck vorliegen, zusätzlich sind hohe Volumenströme zu gewährleisten, um eine entsprechende Kälteleistung sicherzustellen. Die Verdrängereinheit auf Grundlage der Spindelverdichtertechnik zeichnet sich durch eine Vielzahl hintereinander angeordneter Arbeitskammern aus, die zwischen zwei Wellen mit komplexen, axial stark veränderlichen Schraubengeometrien gebildet werden. Durch die Rotation der beiden Rotoren entsteht ein axialer Fördergasfluss bei gleichzeitiger Volumenerhöhung, was zum gewünschten Aufbau des Unterdrucks führt. Aufgrund der mehrstufigen Charakteristik der Volumenänderung ist es möglich, das Fördergas dauerhaft so zu temperieren, dass eine energetisch optimale Zustandsänderung erfolgt. Aufgrund der geringen Druckunterschiede zwischen zwei benachbarten Arbeitskammern kann auf Öl als Betriebsfluid zur Abdichtung der Spalte verzichtet werden.