•••8••• Innovationen Im Projekt „LC150“ wurde der kältemittelreduzierte Kältekreis bereits entwickelt Foto: Fraunhofer ISE Propan-Kältekreis-Wärmepumpe Verbundprojekt „ETA im Bestand“ Wärmepumpen können nicht nur in Wohngebäuden effizient zum Einsatz kommen, sondern auch in Industrieprozessen mit Wärme- und Kälteanforderungen. Zu diesem Ergebnis kam ein Forschungsteam, an dem das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE im Rahmen des Verbundprojekts „ETA im Bestand“ beteiligt war. Die Anwendung einer Wärmepumpe mit Propan-Kältekreis in einer industriellen Reinigungsmaschine führte zu erheblichen Einsparungen an Strom und CO2. Im Fokus des Forschungsprojekts stand die Entwicklung eines modularen Thermomanagementmoduls für eine industrielle Bauteilreinigungsmaschine, für das die beiden Projektpartner Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung (ZAE Bayern) und die Firma MAFAC E. Schwarz GmbH & Co. KG zuständig waren. In dieses Modul haben Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer ISE einen innovativen Kältekreis integriert, der das natürliche Kältemittel Propan verwendet. „Da in dem Reinigungs- und Trocknungsprozess sowohl Wärme als auch Kälte benötigt wird, ist er für eine Wärmepumpe ausgezeichnet geeignet“, erklärt Projektleiter Clemens Dankwerth vom Fraunhofer ISE. Das Thermomanagementmodul, das als Standby-Modul mit einer bestehenden Reinigungsmaschine verfahrens- und steuerungstechnisch gekoppelt wurde, nutzt die Energie sowohl der warmen als auch der kalten Seite der Wärmepumpe. Vorab erfolgte die Wärme- und Kältebereitstellung der Reinigungsanlage rein elektrisch – die beiden getrennten Prozesse konnten im Zuge der neuen Anwendung in einen Prozess überführt werden. Dem Projektteam gelang es, die Wärmepumpe für den Arbeitsmitteloptimierten Betrieb so auszulegen, dass die spezifische Füllmenge von 255 Gramm Propan imKältekreis ausreichte. Damit ist eine sichere Aufstellung der Gesamtanlage (Reinigungsmaschine mit Thermomanagement-Modul) in Räumen ab 16 Quadratmeter Grundfläche gegeben. Hohe Energieeffizienz und Kostensenkung Die Umrüstung der Reinigungsmaschine mit neuen modularen Funktionsbaugruppen für eine extern bereitgestellte Wärme- und Kälteversorgung führt zu einer deutlich höheren Energieeffizienz. Die besten Werte liefert die Wärmepumpe, die eine kombinierte Heiz- und Kühlleistung von 5,6 im Verhältnis zur eingesetzten elektrischen Leistung erreichte. Der Strombedarf für die Beheizung des Prozesswassers (Reinigen, Spülen) und zur Erwärmung der Strömungsluft zum Trocknen konnte halbiert werden, der für die Erwärmung des Frischwassers sogar um 80 Prozent gesenkt werden. Durch eine Kreislaufführung der Abluft können zudem über 10.000 Liter Frischwasser jährlich gespart werden, da in der Reinigungsmaschine aufgrund einer neuartigen Kondensationseinheit zur hocheffizienten Rückkühlung der Prozessabluft die verfügbare Kälte der Wärmepumpe prozesskonformmit genutzt werden kann. Bei einem Zwei-Schichtbetrieb mit fünf Produktionstagen pro Woche und 48 Produktionswochen im Jahr führt der Einsatz des entwickelten Thermo-Managementmoduls zu einer Kostenersparnis von rund 4.800,- Euro jährlich, der CO2-Ausstoß sinkt um 12.600 Kilogramm pro Jahr. „Der Einsatz von Wärmepumpen ist ein wichtiger Beitrag für die Dekarbonisierung von Industrieprozessen“, so Clemens Dankwerth. Denkbar sei die Anwendung in weiteren Prozessen, die in einem ähnlichen Temperaturbereich (5070°C) arbeiten, etwa Großspülmaschinen in Kantinen. Das Projekt »ETA im Bestand« startete im November 2020 mit einer geplanten Laufzeit von drei Jahren. Die Förderung erfolgt im Rahmen des siebten Energieforschungsprogramms der Bundesregierung durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK). Die Betreuung des Projekts er folgt durch den Projektträger Jülich (PTJ). Das Fraunhofer ISE ist auf der Chillventa in Halle 4A am Stand 4A-318 vertreten. Das Thermomanagement-Modul in der Aufbauphase Foto: ZAE Bayern Deutsche Meisterschaft K lteanlagen Er leben Sie vom 08. bis 09. Oktober 2024 die Deut sche Meisterschaft des Kälteanlagenbauerhandwerks, organisier t vom Bundesinnungsverband des Deutschen Kälteanlagenbauerhandwerks (BIV). Hier tref fen sich die besten Junghandwerkerinnen und Junghandwerker ihres Jahrgangs, um den besten Kälteanlagenbauer-Nachwuchs zu ermitteln. Die Teilnehmer der Deutschen Meisterschaft haben die Möglichkeit, ihr Können vor einem großen internationalen Publikum unter Beweis zu stellen. Die Jury gilt es mit Fachwissen, handwerkl ichem Können und Arbeiten unter Beobachtung und Zeitdruck zu überzeugen. Deutsche Meisterschaft: Dienstag, 08.10. – Mittwoch | 09.10. in Halle 9, Stand 9-320 Feierliche Siegerehrung: Donnerstag, 10.10. um 14 Uhr am Stand 9-320 Armaturenwerk Altenburg GmbH www.awaarmaturenwerk.de Halle: 7 • Stand: 7-552 COZZI S.R.L. www.cozzisrl.it Halle: 7 • Stand: 7-260 RIVACOLD s.r.l. www.rivacold.com Halle: 6 • Stand: 6-321 SANHA GmbH & Co. KG www.sanha.com Halle: 5 • Stand: 5-113 SRM Germany GmbH www.srm-germany.de Halle: 7A • Stand: 7A-428 TEGA - Technische Gase und Gasetechnik GmbH www.tega.de Halle: 7 • Stand: 7-242 thermofin GmbH www.thermofin.de Halle: 8 • Stand: 8-420 Messetelegramm Anzeige
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