Industrieller Einsatz einer Rotationswärmepumpe

摘要

Die strenger werdenden Richtlinien hinsichtlich CO_2-Emissionen und das Ziel ein Unternehmen möglichst umweltfreundlich zu betreiben, machen den Einsatz von Wärmepumpen auch in der Industrie immer attraktiver. Als Herausforderung für diese Anlagen ist speziell der Einsatz bei unterschiedlichen und schwankenden Betriebsbedingungen zu nennen. Genau hier liegen die Vorteile der von ecop Technologies entwickelten Rotation Heat Pump (RHP). Das Arbeitsgas, ein umweltfreundliches, nicht brennbares Gasgemisch, wird nicht verdampft und kondensiert, sondern bleibt immer im gasförmigen Zustand. Thermodynamisch vergleichbar mit dem Joule-Prozess, bei dem die Wärmeübertragung vollständig sensibel erfolgt. Dadurch ist es möglich, den Temperaturbereich der Wärmequelle und Wärmesenke zu variieren, ohne nennenswerte Einbußen hinsichtlich des Coefficient of Performance (COP) in Kauf nehmen zu müssen. Ermöglicht wird dies durch die effiziente Verdichtung des Gases, die nicht wie bei herkömmlichen Wärmepumpen über einen Kompressor erfolgt, sondern auf den durch die Rotation hervorgerufenen Zentrifugalkräften basiert. Der isentrope Wirkungsgrad der Verdichtung und Expansion liegt jeweils bei über 99%, woraus sich auch die vergleichsweise sehr hohen COP-Werte ergeben. Einleitend wird einerseits der grundsätzliche Aufbau einer Rotationswärmepumpe erläutert und weiterführend auf den Kreisprozess sowie die Unterschiede zu Kompressionswärmepumpen eingegangen, im Speziellen auch hinsichtlich der Verdichtung. Die oben genannte Flexibilität sowie die Tatsache, dass ein umweltfreundliches Arbeitsmittel eingesetzt werden kann, eröffnen eine Vielzahl von Einsatzmöglichkeiten. Sowohl im Bereich der Restwärmenutzung von Abgasen im Kraftwerksbereich (z.B.: Rauchgaskondensation in Heizkraftwerken) als auch in unterschiedlichsten Industrieprozessen (z.B.: Trocknungsprozesse) besteht großes Potential für diese Wärmepumpen-Technologie, welche bereits in Form einer 700kW Pilotanlage bei einem Kunden getestet wird. Es werden sowohl mögliche Einbindungsschemata vorgestellt als auch detailliert auf die Herausforderungen bei Trocknungsprozessen, in diesem Fall die Ziegeltrocknung, eingegangen.