HERMETIC spendet hermetische CO2-Kältemittelpumpe für die Forschung

HERMETC-Pumpen GmbH

Gundelfinger Pumpen-Spezialist unterstützt Forschungsprojekt „Phasenwechselspeicher“ der Universität Trondheim (Norwegen) zur thermischen Energiespeicherung in industriellen CO2-Kälteanlagen.

Die HERMETC-Pumpen GmbH hat der Technisch-Naturwissenschaftlichen Universität Norwegens (NTNU), Trondheim, eine hermetische Kältemittelpumpe gespendet. Die speziell für CO2-Anwendungen konzipierte Spaltrohrmotorpumpe kommt in einer Versuchsanlage zum Einsatz, die die thermische Energiespeicherung mittels Phasenwechselmaterialien in industriellen CO2-Kälteanlagen erforscht. Ziel ist der Abbau von Lastspitzen zur Ermöglichung des Anlagen-Downsizings. Daraus resultierende Vorteile sind eine erhebliche Senkung der Anlagen-Investitionskosten sowie der laufenden Energiekosten der Gesamtanlage.

Für HERMETIC ist es ein Anliegen, universitäre Forschung zu unterstützen. „Insbesondere liegen uns Forschungsfelder am Herzen, die sich auf Umweltschutz und Energieeffizienz ausgerichtet sind“, sagt Adrian Schäfer, Produktmanager für Kältemittelpumpen. „Wir wünschen dem Forschungsteam viel Erfolg.“

 

Im Zuge des Umwelt- und Klimaschutzes fordert die industrielle Kältetechnik zunehmend Lösungen, die sowohl Direktemissionen von Kältemitteln als auch den Gesamtenergieverbrauch reduzieren. Vor diesem Hintergrund hat die Bedeutung von CO2 (R744) als Kältemittel auch im Anlagenbau rasant zugenommen. Der Grund: CO2 ist ein natürliches Kältemittel und im Vergleich zu den fluorierten Kältemitteln umweltfreundlich und kostengünstig. Es ist farblos, nicht toxisch und nicht brennbar.

Forschungsprojekt: Phasenwechselspeicher in industriellen CO2-Kälteanlagen

Um den Energieverbrauch industrieller CO2-Kälteanlagen zu senken, erprobt die Abteilung für Energie- und Verfahrenstechnik der NTNU in Trondheim eine neue thermische Energiespeicherung. Das Forschungsprojekt untersucht, in wie weit thermische Energie bei Niedriglastzeiten in „Phase Change Materials“ (PCM) – auch Phasenwechselspeicher oder Latentspeicher genannt – gespeichert werden kann, um diese bei Lastspitzen wiedereinzusetzen. Zusätzliche Wärmespeicher sollen dabei die Lastspitzen abbauen. Dies ermöglicht die Auslegung der Anlage auf ein niedrigeres Lastniveau, was zum Anlagen-Downsizing beiträgt. Damit lassen sich sowohl die Anschaffungskosten als auch die laufenden Energiekosten der Gesamtanlage erheblich senken. Ein besonders großes Potenzial für diese Technologie sieht man in Anlagen, die im Tagesverlauf große Unterschiede in der Kälteanforderung aufweisen, wie beispielsweise in Kühlprozessen der Lebensmittelindustrie. Zu den anlagenseitigen Vorteilen zählen kleinere Rohrabmessungen, geringer Energieverbrauch für die Pumpenzirkulation, niedriger Druckverlust und eine effiziente Wärmeübertragung.

Hohe Anforderungen an die eingesetzten Komponenten

Besondere Merkmale von CO2 sind sein kritischer Punkt von 31 °C, der zur Wärmeabgabe viel höhere Drücke erfordert, als sie üblicherweise in der industriellen Kühlung zum Einsatz kommen. Dies stellt besondere Anforderungen an die eingesetzten Komponenten. In der Pilotanlage zirkuliert das Kältemittel CO2 in einem Temperaturbereich von 5°C bis -50°C, mit einem maximalen Nenndruck von 52 bar. Für die Pumpentechnologie gilt es insbesondere, den hohen Druck des Fördermediums zu beherrschen. Zudem weist CO2 schon bei üblichen Betriebstemperaturen eine niedrige Viskosität auf, die mit Temperaturanstieg weiter abfällt und negativ auf die Tragfähigkeit der Gleitlager wirkt. Ein weiterer Punkt sind die geforderte absolute Dichtigkeit sowie ein geringer MTBF-Wert und damit höchste Zuverlässigkeit der eingesetzten Pumpe.

 

Bild V.l.n.r.: Håkon Selvnes, NTNU / Torsten Brodersen, FINISTERRA / Armin Hafner, NTNU  bei der Übergabe der Kältemittelpumpe im Institut der NTNU Norwegen