Das 6. Treffen des KETEC-Industriebeirats fand am 13.11.2024 in Dresden am Institut für Luft- und Kältetechnik Dresden (ILK) statt. Das Thema des Expertentreffens lautete: Wärmepumpen - Große Leistungen und hohe Temperaturen.
Die Begrüßung übernahm Markus Müller, Hauptbereichsleiter der Kälte- und Wärmepumpentechnik am ILK. Er stellte das Institut vor, welches vor 60 Jahren gegründet wurde. Danach berichtete Prof. Thorsten Urbaneck, der KETEC-Projektkoordinator, über den aktuellen Stand des Projektes. Er begrüßte persönlich die drei neuen Mitglieder des Industriebeirates: die Firma AQVA Synergy, die Firma dc-ce RZ-beratung und die Firma Multikühlsysteme. Damit wächst der Industriebeirat auf beachtliche 28 Mitglieder.
Das Fachprogramm bestand aus folgenden Vorträgen und Besichtigungen:
- Standard-Kältemittelverdichter für Hochtemperatur-Wärmepumpen? Markus Müller, Ralf Noack (ILK);
- Weltweit erster Lernprüfstand für Industrie-Wärmepumpen. Andreas Burger, Hannah Teles de Oliveira, Dr. Gerrit Füldner, Dr. Ursula Wittstadt (ISE);
- Reine Energie aus jedem Tropfen – Heizen und Kühlen mit Wasser als Arbeitsstoff. Dr. Christoph Steffan (Fa. AQVA Synergy);
- Wärmepumpenlösungen weiter gedacht – Der integrale Einsatz von Speichern. Prof. Dr. Thorsten Urbaneck, Dr. Dimitri Nefodov, Haochen Wang, Felix Oestreich (TUCtt);
- Besuch der Versuchshalle des ILK Dresden, Markus Müller, Ralf Noack (ILK);
- Besichtigung des Sorptions-Trailers von GreenChiller, Dr. Mathias Safarik (ILK).
Markus Müller (ILK) stellte in seinem Vortrag heraus, dass Temperaturen über 120 °C in Wärmepumpen mit herkömmlichen Verdichtern nicht so ohne weiters zu realisieren sind. Hier muss man viele Details, wie z. B. die Ölauswahl, beachten. Er erläuterte im Weiteren die Vor- und Nachteile von Standard- und Spezial-Verdichtern. In diesem Themenbereich haben auch die Arbeiten im Teilprojekt 4 viele Erkenntnisse geliefert. Am Ende der Veranstaltung konnten die Teilnehmer den Hochtemperatur-Wärmepumpen-Versuchsstand begutachten, welcher 2025 in Betrieb genommen wird und weitere wichtige Ergebnisse liefert.
Der erste Lernprüfstand für Industrie-Wärmepumpen wurde dieses Jahr am ISE in Betrieb genommen (Teilprojekt 6). Andreas Burger (ISE) übernahm die Vorstellung. Der Versuchstand mit dem Arbeitsmedium Butan zeichnet sich dadurch aus, dass man viele Schaltungen vornehmen kann. Mit diesen Schaltungen versuchen Wärmepumpen-Experten die Prozessführung zu verbessern. Ein typisches Kriterium ist die Heizleistungszahl. Die Freiburger haben nicht nur die Heizleistungszahl experimentell bestimmt, sondern auch mit einem Digitalen Zwilling. Der Digitale Zwilling ist in diesem Fall ein thermisch-energetisches Modell. Dieses wurde mit der Software EBSILON®Professional erstellt. So konnten die Forscher sehr gut die Unterschiede zwischen der Realität und den Simulationen zeigen. Diese Unterschiede legen einerseits praktische Unzulänglichkeiten und andererseits Modellierungseffekte offen.
Dr. Christoph Steffan präsentierte das Technologie-StartUp, AQVA Synergy. Die Firma verwendet das Kältemittel Wasser. Die Experten haben sich auf die Erzeugung von Eisbrei spezialisiert. Bei der Eisbreierzeugung fällt auch Wärme an. Dann lassen sich Systeme errichten, die gleichzeitig Kälte und Wärme liefern. Weiterhin kann man Oberflächengewässer als Wärmequelle nutzen. Der optimale Einsatz dieser System erfordert eine gute Planung. Deswegen erläuterte Dr. Steffan die Auslegung mit firmeneigenen Programmen.
Im letzten Vortrag stellt Prof. Dr. Thorsten Urbaneck zum ersten Mal die neuste Entwicklung aus Chemnitz vor. Er erörterte zunächst die Vor- und Nachteile von verschiedenen Wärmespeichern mit einer Temperatur über 100 °C. In die Analysen flossen auch Veröffentlichungen der Kollegen ein, die die Bedeutung und die Anwendungsfelder sowie die Vor- und Nachteile von Hochtemperatur-Wärmepumpen zeigten. Das Kollektiv Urbaneck-Nefodov-Wang-Oestreich war de facto mit den verfügbaren Wärmepumpenlösungen unzufrieden und erarbeitet einen neuen Lösungsansatz: ein Wärmepumpen-Speicher-System für Temperaturen über 100 °C. Urbaneck präsentierte verschiedene Schaltungen und erste Simulationsergebnisse, welche Erfinder positiv stimmen.
Das Programm lies ausreichend Zeit für Fragen und Diskussionen zu. Besonders interessante Fragen kamen von den Wärmeversorgern, Planern und Anlagenbauern. Hier wurde beispielsweise die Frage zur maximalen Betriebszeit aufgeworfen. Hier muss Forschung und Entwicklung dafür sorgen, dass die Komponenten und Systeme lange und zuverlässig betrieben werden können. Und genau das ist der Ansatz von KETEC.
Fotos: Thorsten Urbaneck