Aktuelle Forschungsprojekte

Image Massenspektrometer
Image Pulse-Tube Kryokühler
Image Innovatives Tieftemperaturkühlsystem zur Rekondensation / Verflüssigung von technischen Gasen bis 77 K
Image Elektronische Multifunktionsmodule für kryogene Anwendungen
Image Selbstoptimierendes Raumluftmanagementsystem
Image Bewertungsverfahren für Systeme mit Sekundärluft und Raumwirkung
Image Textiler Wärme- und Stoffübertrager in KVS-Systemen
Image Stoffdatenmodule
Image Prüfverfahren für elektrische Komponenten
Image Nachweis der Lagerbeständigkeit von Kryoröhrchen
Image Innovativer Helium-Kleinverflüssiger
Image Füllmengenreduzierung
Image Untersuchung von Kühlsolen
Image Kältemengenzähler
Image Energieeffizienzberatung Kraft-Wärme-Kälte
Image Software für Prüfstände

Sie befinden sich hier:   /  Startseite


Elektrische Auskopplung aus einer Expansionsturbine

BMWi - INNO-KOM

12/2019-05/2022

H. Leupolt

+49-351-4081-5217

Kostengünstige Umwandlung kleiner elektrischer Leistungen

Bedingt durch die F-Gasverordnung gibt es aktuell bei den Kälteanlagen in Europa einen Wechsel hin zu natürlichen Kältemitteln. CO2 bietet auf Grund seiner Stoffeigenschaften gute Voraussetzungen, um die bei der Expansion im Kältekreis anfallende Energie zu nutzen. Alternativ zum Ejektor können Expansionsmaschinen zur Nutzung dieser Energie eingesetzt werden. Im Rahmen des Vorlaufforschungsprojektes VF160025 „Reduzierung der Expansionsverluste von Kälteanlagen“ wurden die Potentiale einer solchen Expansionsmaschine untersucht. In diesem Projekt soll die elektrische Verfahrensauskopplung als Teil des Projektclusters zur Nutzung der Energie der Turbine mittels Generator als elektrischer Strom detailliert untersucht werden. Diese Lösung bietet die herausragenden Vorteile, dass die Kombination aus Turbine und Generator in halbhermetischer Bauweise mit technisch-dichter Elektroschnittstelle erfolgen kann und der restliche Kältekreis und dessen Prozessführung kaum bis gar nicht beeinflusst werden.

Projektziel

Die im Steuerungsverfahren anfallende Bremsleistung soll unter Berücksichtigung wirtschaftlicher Aspekte effektiv zur Steigerung der Leistungszahl der Kälteanlage genutzt werden. Dabei sollen folgende Aspekte untersucht werden:

  • Ermitteln einer zuverlässigen und kostengünstigen Regelung des Generators
  • Vermessen der dynamischen Eigenschaften in Abhängigkeit der Drehzahl unter den gegebene Randbedingungen insbesondere CO2 Atmosphäre
  • Hermetisierung der Expansionsturbine mit technisch-dichter Elektroschnittstelle
  • Universelle Nutzung des ausgekoppelten Leistungsanteils

Lösungsansatz und Entwicklungsschritte

Innerhalb dieses Projektes wird ein elektrisches Auskopplungsverfahren entwickelt, das den Betrieb der Expansionsturbine für allgemeine Kälteanwendungen (Fokus Supermarktkälte) mit folgenden Vorzügen ermöglicht:

  • unabhängige Betriebsführung von Expander und Verdichter ohne mechanische Welle
  • variabler Drehzahlbereich vom Expander synchron zum Kühllastprofil
  • halbhermetische Bauweise für Expander und Verdichter
  • kältekreisunabhängige Nutzung der Leistungsauskopplung durch folgende Alternativen:
    • kreisinterner elektrischer Zusatzverdichterantrieb
    • universelle Netzrückspeisekopplung
    • variabler, kostenreduzierter Bremswiderstandsbetrieb

Ergebnisse des Projektes

Im Ergebnis soll mit dem Zusatzverfahren zur elektrischen Leistungsauskopplung der Einsatz von CO2-Expansionsturbinen in allgemeinen Kälte- oder auch Wärmepumpenanwendungen ermöglicht werden.


Ihre Anfrage zum Projekt

Weitere Projekte

Image

Primäre Lärmreduktion an Ventilatoren

...mit numerischen und experimentellen Methoden an einem gegenläufigen Axialventilator

Image

Industrie-4.0-Membran-Wärme-und-Stoffübertrager (i-MWÜ4.0)

Vernetzung des gesamten Lebenszyklus einer multifunktionalen RLT-Komponente

Image

3D - Strömungssensor

Anemometer für 3-dimensionale Strömungsmessung

Image

Automatisierte Gasschleife

Füllmengenreduktion für Kältemittel