Verbundvorhaben: KAWAS - Kaskadenkälteanlagen mit den Arbeitsstoffen R718 auf der Hochtemperatur- sowie R290 oder R744 auf der Niedertemperaturstufe; Teilvorhaben: Modellierung und Optimierung
Zeitraum
2020-11-01 – 2024-05-31
Bewilligte Summe
334.936,00 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03EN2049B
Leistungsplansystematik
Energiesparende Industrieverfahren - Wärmepumpen, Kältemittel [EA3202]
Verbundvorhaben
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESN4)
Förderprogramm
Energie
Der Einsatz von Kältetechnik ist in Deutschland für rund 14 % des Elektroenergiebedarfs verantwortlich (Umweltbundesamt 2014). Deshalb sind Konzepte notwendig, wie Kälte effizient bereitgestellt werden kann. In vielen Fällen liegt der Kühlbedarf bei Temperaturen von deutlich unter 0 °C. Diese müssen bei – im Tages- und Jahresverlauf auftretenden – hohen und niedrigen Umgebungstemperaturen sicher bereitgestellt werden. Wenn große Temperaturdifferenzen zwischen der Umgebungstemperatur und dem Kühlbedarf vorliegen, werden im Allgemeinen mehrstufige Kälteanlagen verwendet. Kaskadenkälteanlagen sind ein Spezialfall dieser Anlagen. Sie haben den Vorteil, dass die obere Stufe bei Bedarf – nämlich im Fall niedriger Umgebungstemperaturen – abgeschaltet werden kann. Weiterhin bieten Kaskadensysteme die Möglichkeit, in der Ober- und Niederstufe unterschiedliche Kältemittel einzusetzen. Dadurch können auch diejenigen Kältemittel Verwendung finden, die spezifische Vorteile besitzen oder die in einstufigen Kreisläufen nutzlos wären, weil sie nicht überall einsetzbar sind, wie z.B. Wasser in der Tieftemperaturkälte. Basierend auf Voruntersuchungen und Literaturrechen wird erwartet, dass die zu entwickelnden Kaskadenkälteanlagen eine Effizienzsteigerung von ca. 15 % erreichen werden. Insbesondere die Fähigkeit der R718 Hochtemperaturstufe ohne ein minimales Druckverhältnis zu arbeiten wird voraussichtlich zu einer signifikaten Effizienzsteigerung führen, denn 'konventionelle' Kompressionskälteanlagen -wie sie heute noch eingesetzt werden- müssen immer ein gewisses Mindestdruckverhältnis überwinden, was zu einer 'Überverdichtung' führt, welche deren Effizienz schmälert. Darüber hinaus bieten die neuartige Kaskadenkälteanlagen, die R718 (Wasser) in der Hochtemperaturstufe und R290 (Propan) bzw. R744 (CO2) in der Niedertemperaturstufe einsetzen des weiteren den Vorteil, dass sie nur natürliche Kältemittel einsetzen.