Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Ziel des Projekts war die Entwicklung von gek\u00fchlten und beheizten Membranabsorbern bzw. -desorbern f\u00fcr Absorptionsk\u00e4lteanlagen und -w\u00e4rmepumpen, wie sie u.a. in der K\u00e4lte-, Klima- und Heizungstechnik eingesetzt werden. Durch die Arbeiten sollten f\u00fcr die umweltfreundlichen Absorptionsk\u00e4lteanlagen neue Anwendungsfelder erschlossen werden, insbesondere in dezentralen Anlagen und im mobilen Bereich. Dort hat die Membranabsorptionstechnik besondere Vorteile gegen\u00fcber der konventionellen Kompressionstechnik. In Verbindung mit der Nutzung von Abw\u00e4rme oder solarer Beheizung arbeiten die Absorptionsanlagen praktisch ohne Einsatz von Prim\u00e4renergie, so dass durch ihre weitere Verbreitung Emissionen reduziert und eine Verringerung des Prim\u00e4renergiebedarfs erreicht werden.
\nDie hier erstmals vorgestellte Idee der Nutzung von Membranabsorbern und -desorbern in energietechnischen Anlagen wurde im Projekt so weit entwickelt, dass diese Membranapparate in verschiedenen Anwendungssektoren schnell zur Marktreife gef\u00fchrt werden k\u00f6nnen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenAn der Laboranlage am Institut f\u00fcr Thermische Thermodynamik und Thermische Verfahrenstechnik (ITT) wurden Versuche an den bereits konzipierten modular aufgebauten Membranabsorbern durchgef\u00fchrt. Das Design des Membranabsorbers wurde weiter hinsichtlich Zuverl\u00e4ssigkeit, Fertigung und Wirtschaftlichkeit verbessert.
\nEine Absorptionsk\u00e4lteanlage im Leistungsbereich von ca. 10 kW wurde als Demonstrationsanlage f\u00fcr die Membranabsorptionsk\u00e4ltetechnik am ITT angeschafft, instrumentiert und ein Bypass zur Implementierung des gek\u00fchlten Membranabsorbers integriert.
\nDas Simulationsmodell wurde auf der Basis der experimentellen Daten weiter entwickelt. Ziel war es, ein Modell zu entwickeln, das es erm\u00f6glicht, im Rahmen des konzeptionellen Verfahrensentwurfs zu einer fundierten Einsch\u00e4tzung des Potenzials der neuen Technologie f\u00fcr ein gegebenes Einsatzfeld zu kommen.
\nAuf der Basis einer Sch\u00e4tzung der Investitions- und Betriebskosten der neuen Technologie wird deren Wirtschaftlichkeit in verschiedenen Marktsegmenten dargestellt. Dar\u00fcber hinaus wird der Einsatz alternativer Arbeitsstoffpaare diskutiert.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
\u00b7\tEin prinzipieller Machbarkeitsnachweis der Membranabsorption wurde erbracht.
\n\u00b7\tEine fundierte Datenbasis zur Absch\u00e4tzung der Absorptionskapazit\u00e4t unterschiedlicher Membrankontaktoren wurde mit Hilfe der Laboranlage gewonnen.
\n\u00b7\tDie Hohlfasern sollten einen m\u00f6glichst kleinen Faserdurchmesser haben, um hohe Packungsdichten in den Membrankontaktoren zu erzielen. Dabei ist es sinnvoll, das L\u00f6sungsmittel im Hohlfaserlumen str\u00f6men zu lassen.
\n\u00b7\tDie Betriebsbedingungen m\u00fcssen sorgf\u00e4ltig eingestellt werden, so dass ein Fl\u00fcssigkeitsdurchbruch auf die Gasseite vermieden wird. Dies war in den Laborversuchen am Absorberpr\u00fcfstand nicht immer m\u00f6glich. In der Laboranlage ist f\u00fcr eine Gasentl\u00fcftung f\u00fcr akkumulierte Inertgase zu sorgen.
\n\u00b7\tDer Stoff\u00fcbergangswiderstand in den Poren ist im f\u00fcr den Betrieb der Membranabsorber relevanten Bereich (Ammoniak-Konzentrationen nahe der S\u00e4ttigung) vernachl\u00e4ssigbar gering. Daher stellt die Membran eigentlich kein Hindernis f\u00fcr den Stoffdurchgang dar. Es ist lediglich zu beachten, dass nicht die komplette Oberfl\u00e4che f\u00fcr den Stoff\u00fcbergang zur Verf\u00fcgung steht.
\n\u00b7\tDas MATLAB-Modell zur Modellierung und Simulation l\u00e4sst die Auslegung von Membranabsorbern zu. Dazu m\u00fcssen lediglich Versuche mit einem baugleichen Membrankontaktor zur Parameteranpassung vorliegen. Diese Versuche sind f\u00fcr diverse Rohrb\u00fcndelmodule im Rahmen des Projekts durchgef\u00fchrt worden.
\n\u00b7\tAm Institut f\u00fcr Thermische Thermodynamik und Thermische Verfahrenstechnik (ITT) wurde eine Demonstrationsanlage errichtet, an der in Zukunft verschiedene Membranabsorber bis zu einer Leistung von 10 kW im Betrieb getestet werden k\u00f6nnen.
\n\u00b7\tMembranabsorptionsk\u00e4lteanlagen haben ein hohes wirtschaftliches Einsparpotenzial gegen\u00fcber konventionellen Kompressionsanlagen, da der Prim\u00e4renergieverbrauch deutlich reduziert werden kann. Durch den geringeren Prim\u00e4renergieverbauch (\u00d6l, Gas) entsteht weniger Kohlendioxid, was eine \u00f6kologische Entlastung zur Folge hat.
\n\u00b7\tM\u00e4rkte f\u00fcr Membranabsorptionsk\u00e4ltemaschinen und -w\u00e4rmepumpen k\u00f6nnen im station\u00e4ren Bereich (Geb\u00e4udeklimatisierung und -heizung) sowie im mobilen Sektor (Klimaanlage und Standheizung f\u00fcr Nutzfahrzeuge und im Freizeitbereich, z. B. Yachten) erschlossen werden.
\n\u00b7\tIn Zukunft l\u00e4sst sich absehen, dass ionische Fluide, z. B. in Kombination mit Kohlendioxid als K\u00e4ltemittel, die Arbeitsstoffpaarung Ammoniak\/Wasser abl\u00f6sen k\u00f6nnten.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Vorstellung der Ergebnisse auf wissenschaftlichen Tagungen:
\n–\tPoster: 10. Aachener Membrankolloquium im M\u00e4rz 2005;
\n–\tVortrag: Deutsche K\u00e4lte-Klima-Tagung, W\u00fcrzburg, 17.-18. Nov. 2005
\n–\tVortrag: Deutscher K\u00e4lte- und Klimatechnischer Verein, TU-Berlin, 29. Nov. 2005
\nMessepr\u00e4sentation auf der IKK Hannover 2005 (Internationale Fachmesse K\u00e4lte, Klima, L\u00fcftung).
\nGr\u00fcndung der Makatec GmbH, Sindelfingen, zur Vermarktung der Technologie.
\nUnter der Bezeichnung Thermodynamische Maschine und Verfahren zur Aufnahme von W\u00e4rme wurde beim Deutschen Patentamt in M\u00fcnchen eine Patentschrift (DE 103 24 300.3) eingereicht, in der die neue Technologie beschrieben ist.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die Projektziele wurden weitgehend erreicht. Die Inbetriebnahme der Demonstrationsanlage wird im Januar 2007 durchgef\u00fchrt. Membrankontaktoren versprechen deutliche Verbesserungen in der Absorptionsk\u00e4ltetechnik und bei Absorptionsw\u00e4rmepumpen: Baugr\u00f6\u00dfenreduktion, Kostenreduktion und Reduktion der Kohlendioxid-Emissionen.
\nDie neugegr\u00fcndete Makatec GmbH plant die Markteinf\u00fchrung von Membranabsorbern f\u00fcr Absorptionsk\u00e4lteanlagen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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