Hauptziel des FuE-Projektes ist die Entwicklung eines Tieftemperaturkühlsystems, welches in der Lage ist, einen Gasstrom an verdampftem Erdgas aus einem flüssig Erdgasreservoir zu rekondensieren oder andere Gase bis auf ein Temperaturniveau von 77 K zu kühlen und/oder zu verflüssigen. Die technischen Lösungen zur Entwicklung des Systems zielen auf die Bereitstellung einer Reihe von Vorteilen gegenüber existierenden Systemen: hohe Leistungseffizienz, Umweltfreundlichkeit, Kompaktheit, sowie kosteneffizientes System.
Das Tieftemperaturkühlsystem soll mehrere Innovationen und technische Lösungen beinhalten:
- Entwicklung einer innovativen und preisgünstigen Kältequelle auf Basis eines Kältemittelgemisch-Tieftemperaturkühlers.
- Detaillierte Berechnung und Bestimmung von innovativen sowie angepassten zeotropen Kältemittelmischungen, welche die Energieeffizienz des Kühlers in Bezug auf seine Anwendung optimieren und die Umweltfreundlichkeit gewährleisten.
- Ermittlung der optimalen sowie angepassten Arbeitsparameter und Dimensionen des Kühlers und seiner Bestandteile hinsichtlich seiner gewünschten Eigenschaften (Effizienz, Brandschutz, etc.).
Anhand des gewählten Prinzips des Tieftemperaturkühlsystems wurde ein spezieller Linde-Hampson-Kältemittelgemischkühler ausgelegt, welcher mit zeotropen Kältemittelgemischen arbeitet und Temperaturen von ≤ 100 K erzielen soll, siehe Abbildung 1. Thermodynamische Berechnungen des Kreislaufs und die Bestimmung der Komponenten des Arbeitsgemisches sowie deren Zusammensetzung wurden durchgeführt. Hierfür wurden multiparametrische Optimierungsmethoden sowie Gradientenverfahren mit unterschiedlichen Rechengittern genutzt.
Als Funktionsmuster wurde ein System realisiert, das die Verflüssigung von Stickstoff über einen zweiten Kältekreislauf ermöglichen soll. Dieses Funktionsmuster wurde zunächst mit einfachen Standardkältemitteln und mehrkomponentigen Kältemittelgemischen getestet und arbeitet sehr zuverlässig. Mit den gewonnenen Ergebnissen soll im nächsten Schritt die Verflüssigung von Stickstoff demonstriert werden.
