Leistungsstarke Rotationswärmepumpe für industrielle Anwendungen aus Österreich

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Das österreichische Technologieunternehmen Ecop Technologies GmbH hat eine Rotationswärmepumpe auf Basis eines einstufigen thermodynamischen Kreisprozesses entwickelt, die für den Einsatz in großtechnischen Projekten vorgesehen ist. „Unser System wurde bereits in Kombination mit der Stromerzeugung aus Biomasse eingesetzt, aber wir könnten uns auch ein gut und effizient arbeitendes System in Kombination mit der Photovoltaik vorstellen“, erklärte der Simulationsingenieur des Unternehmens, Andreas Längauer, auf Anfrage von pv magazine. „Wir haben bereits einige Analysen durchgeführt und Anfragen dazu erhalten, die sehr interessant und vielversprechend aussehen.“

Das System hat eine Leistungszahl (COP) von 4,0 bis 7,0 und liegt damit rund 70 Prozent höher als bei herkömmlichen Wärmepumpen, die Ecop auf 2,5 bis 5,0 schätzt. „Wir haben die Leistungszahl bereits stark verbessert und das System funktioniert sehr gut. Aber wir entwickeln natürlich weiter und versuchen, unsere Rotationswärmepumpe noch besser zu machen“, so Längauer weiter. Dieser COP-Wert könne bereits bei einer Temperatur von 150 Grad Celsius erreicht werden. Die Entwiclung wurde durch das Forschungs- und Innovationsprogramm „Horizon 2020“ der Europäischen Union gefördert.

Die Wärmepumpe misst 2,2 mal 8,1 mal 2,7 Meter und wiegt 18 Tonnen. Sie arbeitet durch einen gegen den Uhrzeigersinn laufenden Joule-Prozess, bei dem es keinen Phasenübergang des Arbeitsmediums gibt. Das Arbeitsmedium bleibt immer gasförmig.  Es wird ein inertes Gas verwendet, das nach Angaben des Unternehmens kein Erderwärmungspotenzial hat, weithin verfügbar und kostengünstig ist und keine Sicherheitsprobleme aufwirft.

Das Gas zirkuliert in einem geschlossenen Kreislauf, der sich um eine Achse dreht. Die Wärmetauscher sind näher und weiter von der Rotationsachse entfernt angeordnet und mit Leitungen verbunden, um einen thermodynamischen Kreisprozess zu erzeugen. Während der Rotation nimmt die Zentrifugalkraft mit zunehmendem Abstand von der Rotationsachse zu, und das Arbeitsgas wird durch die Zentrifugalkraft komprimiert.

Um den Kreislauf zu betreiben, zirkuliert das Arbeitsgas im geschlossenen Kreislauf mit Hilfe eines Ventilators. Durch den starken Druck in den außermittigen Bereichen wird die Gastemperatur erhöht und die entstehende Wärme über einen Wärmetauscher in eine Senke geleitet. „Wenn sich das so abgekühlte Gas wieder ausdehnt, ändert sich seine Temperatur durch die Strömung gegen die Fliehkraft auf ein niedrigeres Niveau und kann so über den achsnahen Wärmetauscher wieder Wärme an der Quelle aufnehmen“, erklärt das Unternehmen.

In ihrer jetzigen Form hat die Wärmepumpe eine Leistung von 700 Kilowatt und einen Technology Readiness Level (TRL) von sieben. Der TRL misst den Reifegrad von Technologiekomponenten für ein System und basiert auf einer Skala von eins bis neun, wobei neun für ausgereifte Technologien für eine vollständige kommerzielle Anwendung steht.

Das Produkt könnte in Kombination mit Fernwärme und industriellen Prozessen wie Destillation, Pasteurisierung, Waschen und Kochen eingesetzt werden. „Die Rotationswärmepumpe kann für rund 490.000 Euro gekauft werden, wobei auch gute Fördermöglichkeiten vorhanden sind“, so Längauer. „Da unsere Technologie recht neu und innovativ ist, ist das eine sehr gute und attraktive Möglichkeit, eine Finanzierung zu erhalten.“

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