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Entwicklung und Aufbau einer Hochtemperaturwärmepumpe zur Bereitstellung von industrieller Prozesswärme und -kälte

Klöppel, Steffen and Jende, Enrico and Schleuss, Leander and Özuylasi, Göksel (2021) Entwicklung und Aufbau einer Hochtemperaturwärmepumpe zur Bereitstellung von industrieller Prozesswärme und -kälte. Deutsche Kälte‐ und Klimatagung 2021, 17.-19. Nov. 2021, Dresden.

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Abstract

Die Vermeidung der Emission klimaschädlicher Gase stellt eine gesamtgesellschaftliche Aufgabe dar. Wäh-rend die Erzeugung elektrischer Energie die entsprechende öffentliche Diskussion dominiert, haben sowohl die Stoffumwandlung als auch die Prozesswärme in der Industrie einen hohen Anteil an den Gesamtemissi-onen. Etwa ein Viertel der Emissionen geht auf diesen Sektor zurück. Um die Industrie bei dem Erreichen ihrer Dekarbonisierungsziele zu unterstützen, wurde im Jahr 2019 das Institut für CO2-arme Industrieprozesse des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt mit den Standor-ten Cottbus und Zittau gegründet. Ein Schwerpunkt des Institutes ist die Entwicklung von Hochtemperaturwärmepumpen mit Wärmesenken-temperaturen deutlich oberhalb von 150°C, welche bei der Verwendung von regenerativ erzeugtem Strom die klimaneutrale Wärmebereitstellung ermöglichen. Darüber hinaus spielen diese Systeme eine zentrale Rolle bei der Primärenergieeinsparung in der Industrie, besonders durch die Aufwertung von Abwärme. Im Hinblick auf eine zunehmende Besteuerung der CO2-Emissionen bei gleichzeitig steigendem Anteil der erneuerbaren Energien an der Elektroenergieerzeugung werden Hochtemperaturwärmepumpen zukünftig auch ökonomisch gegenüber fossilen Feuerungsanlagen an Bedeutung gewinnen. In diesem Beitrag wird ein erster Versuchskreislauf auf Basis des linksläufigen Brayton-Prozesses mit inter-ner Wärmerückgewinnung vorgestellt, wobei als Arbeitsmedium Luft eingesetzt wird. Der Versuchskreislauf erlaubt eine gleichzeitige Bereitstellung sowohl von Wärme bis zu 350°C als auch von Kälte bis -80°C. Charakteristisch für den Brayton-Prozess ist der Temperaturgleit an Wärmequelle und -senke. Als eine mögliche Anwendung wird die Gasverflüssigung bei gleichzeitiger Erzeugung von Prozessdampf diskutiert. Insbesondere für Luftzerlegungsanlagen in Chemieparks ergeben sich dabei mögliche Anwendun-gen. In dieser Veröffentlichung wird der Ersatz der Vorkühlung des Stickstoffverflüssigers bei gleichzeitiger Wärmebereitstellung untersucht. Es sind exergetische Wirkungsgrad von ca. 66% beziehungsweise ein COP von 2,35 zu erwarten.

Item URL in elib:https://elib.dlr.de/146763/
Document Type:Conference or Workshop Item (Speech)
Title:Entwicklung und Aufbau einer Hochtemperaturwärmepumpe zur Bereitstellung von industrieller Prozesswärme und -kälte
Authors:
AuthorsInstitution or Email of AuthorsAuthor's ORCID iD
Klöppel, SteffenSteffen.Kloeppel (at) dlr.deUNSPECIFIED
Jende, EnricoEnrico.Jende (at) dlr.deUNSPECIFIED
Schleuss, LeanderLeander.Schleuss (at) dlr.deUNSPECIFIED
Özuylasi, GökselGoeksel.Oezuylasi (at) dlr.deUNSPECIFIED
Date:2021
Refereed publication:Yes
Open Access:Yes
Gold Open Access:No
In SCOPUS:No
In ISI Web of Science:No
Status:Accepted
Keywords:Hochtemperaturwärmepumpe Industrielle Wärme Brayton-Prozess
Event Title:Deutsche Kälte‐ und Klimatagung 2021
Event Location:Dresden
Event Type:national Conference
Event Dates:17.-19. Nov. 2021
Organizer:Deutscher Kälte- und Klimatechnischer Verein e.V
HGF - Research field:Energy
HGF - Program:Materials and Technologies for the Energy Transition
HGF - Program Themes:High-Temperature Thermal Technologies
DLR - Research area:Energy
DLR - Program:E SP - Energy Storage
DLR - Research theme (Project):E - Low-Carbon Industrial Processes
Location: Zittau
Institutes and Institutions:Institute of Low-Carbon Industrial Processes > High-Temperature Heat Pumps
Deposited By: Klöppel, Steffen
Deposited On:16 Dec 2021 16:44
Last Modified:16 Dec 2021 16:44

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