HERMETIC spendet hermetische CO₂-Kältemittelpumpe für die Forschung

Im Zuge des Umwelt- und Klimaschutzes fordert die industrielle Kältetechnik zunehmend Lösungen, die sowohl Direktemissionen von Kältemitteln als auch den Gesamtenergieverbrauch reduzieren. Vor diesem Hintergrund hat die Bedeutung von CO₂ (R744) als Kältemittel auch im Anlagenbau rasant zugenommen. Der Grund: CO₂ ist ein natürliches Kältemittel und im Vergleich zu den fluorierten Kältemitteln umweltfreundlich und kostengünstig. Es ist farblos, nicht toxisch und nicht brennbar.
 

Forschungsprojekt: Phasenwechselspeicher in industriellen CO₂-Kälteanlagen

Um den Energieverbrauch industrieller CO₂-Kälteanlagen zu senken, erprobt die Abteilung für Energie- und Verfahrenstechnik der NTNU in Trondheim eine neue thermische Energiespeicherung. Das Forschungsprojekt untersucht, in wie weit thermische Energie bei Niedriglastzeiten in „Phase Change Materials“ (PCM) – auch Phasenwechselspeicher oder Latentspeicher genannt – gespeichert werden kann, um diese bei Lastspitzen wiedereinzusetzen. Zusätzliche Wärmespeicher sollen dabei die Lastspitzen abbauen. Dies ermöglicht die Auslegung der Anlage auf ein niedrigeres Lastniveau, was zum Anlagen-Downsizing beiträgt. Damit lassen sich sowohl die Anschaffungskosten als auch die laufenden Energiekosten der Gesamtanlage erheblich senken. Ein besonders großes Potenzial für diese Technologie sieht man in Anlagen, die im Tagesverlauf große Unterschiede in der Kälteanforderung aufweisen, wie beispielsweise in Kühlprozessen der Lebensmittelindustrie. Zu den anlagenseitigen Vorteilen zählen kleinere Rohrabmessungen, geringer Energieverbrauch für die Pumpenzirkulation, niedriger Druckverlust und eine effiziente Wärmeübertragung.
 

Hohe Anforderungen an die eingesetzten Komponenten

Besondere Merkmale von CO₂ sind sein kritischer Punkt von 31°C, der zur Wärmeabgabe viel höhere Drücke erfordert, als sie üblicherweise in der industriellen Kühlung zum Einsatz kommen. Dies stellt besondere Anforderungen an die eingesetzten Komponenten. In der Pilotanlage zirkuliert das Kältemittel CO₂ in einem Temperaturbereich von 5°C bis –50°C, mit einem maximalen Nenndruck von 52 bar. Für die Pumpentechnologie gilt es insbesondere, den hohen Druck des Fördermediums zu beherrschen. Zudem weist CO₂ schon bei üblichen Betriebstemperaturen eine niedrige Viskosität auf, die mit Temperaturanstieg weiter abfällt und negativ auf die Tragfähigkeit der Gleitlager wirkt. Ein weiterer Punkt sind die geforderte absolute Dichtigkeit sowie ein geringer MTBF-Wert und damit höchste Zuverlässigkeit der eingesetzten Pumpe.
 

HERMETIC Kältemittelpumpe speziell für CO₂-Anwendungen konzipiert

Für die Pilotanlage stellt die HERMETIC-Pumpen GmbH zusammen mit ihrer norwegischen Vertretung Finesterra AS eine speziell für CO₂-Anwendungen konzipierte mehrstufige Spaltrohrmotorpumpe des Typs CAMh zur Verfügung. Diese Baureihe wurde entwickelt, um den Anforderungen bei 52 bar Betrieb und Stillstandsdruck gerecht zu werden. Die großzügig dimensionierten Gleitlager aus modernen gesinterten Werkstoffen gewähren einen berührungsfreien und damit praktisch verschleißfreien Lauf der Pumpe. Die Konstruktion und Werkstoffauswahl der Pumpenbaureihe deckt den Nenndruck PN 52 sicher ab. Gemäß den gültigen Normen wie ISO 15783 für Spaltrohrmotorpumpen, wird eine Druckprobe mit 78 bar an jeder Pumpe durchgeführt. Zusätzlich wird die zweite Sicherheitshülle mit Stickstoff (N₂) auf Dichtigkeit geprüft. Damit sorgt die HERMETIC Pumpe für einen sicheren und kontrollierten Weg des Kältemittels in der Pilotanlage.

HERMETIC-Pumpen GmbH engagiert in Forschung und Entwicklung

Adrian Schäfer, Produktmanager für Kältemittelpumpen sagt: „HERMETIC Pumpen verfügen über hochentwickelte Technologien, die uns an die Weltspitze gebracht haben. Das geht nicht ohne kontinuierliche Investitionen in die Forschung, Entwicklung und Fertigung. Aus dieser Position heraus ist es unser Anspruch, auch die universitäre Forschung zu unterstützen. Insbesondere liegen uns Forschungsfelder am Herzen, die sich auf Umweltschutz und Energieeffizienz ausgerichtet sind. Wir wünschen dem Forschungsteam viel Erfolg.“
 

Über NTNU – Technisch-Naturwissenschaftliche Universität Norwegens

Die NTNU ist eine international ausgerichtete Universität mit Hauptsitz in Trondheim und Standorten in Ålesund und Gjøvik und die größte Universität Norwegens. NTNU hat ihr Hauptprofil in Wissenschaft und Technologie und bietet mit insgesamt neun Fakultäten eine Vielzahl an Studienprogrammen und eine große akademische Breite für rund 42.000 Studierende. Zwei an der NTNU beschäftigte Forscher haben Nobelpreise erhalten: May-Britt Moser und Edvard Moser (2014). Darüber hinaus wurden die Preisträger Ivar Giæver (1973) und Lars Onsager (1968) am Norwegian Institute of Technology (NTH) ausgebildet, einem der Vorgänger von NTNU. Mehr unter www.ntnu.no
 

Hintergrundinformationen zur mehrstufigen Spaltrohrmotorpumpe der Baureihe CAMh: 

Leistungsraster
Betriebstemperaturen: –50°C bis +10°C
Fördermenge: 1 m³/h bis 14 m³/h
Förderhöhe: bis 85 m
Nenndruck: 52 bar
Prüfdruck: 78 bar
Motorleistung: 3 kW bis 7,4 kW
Gleitlager-Werkstoff: 1.4571/W5 – 1.4571/SiC30

Mehr Informationen zur Baureihe CAMh: https://www.hermetic-pumpen.com/de/camh

Expertenwissen über C0₂ – geschrieben von Experten für Experten und Anwender:
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