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Eine bessere Abwärmenutzung in der Kälte- und Stromerzeugung

Bei der gemeinsamen Erzeugung von Kälte und Strom kann die Energieeffizienz durch die Nutzung von geringer Abwärme gesteigert werden. Wissenschaftler entwickelten einen neuartigen verbesserten zweistufigen Kreislauf in einem kompakten System für kleine Anwendungen.
Eine bessere Abwärmenutzung in der Kälte- und Stromerzeugung
Wissenschaftler des EU-geförderten Projekts ADSOR-RESOR CYCLE entwickelten einen neuartigen Adsorptions-Resorptions-Kältekreislauf mit verbesserter Leistung im Vergleich zu herkömmlichen Methoden. Die Projektmitglieder werden diesen Kältekreislauf, die Intensivierung der Wärmeübertragung von den Adsorbentien sowie die Konstruktion des Stromerzeugungssystems untersuchen.

Ein Testgerät für den zweistufigen Adsorptions-Kältekreislauf wurde bereits gebaut. Dabei kommen zwei verschiedene Salze zum Einsatz: Calciumchlorid (CaCl2) als Hochtemperatur-Salz (HTS) und Bariumchlorid (BaCl2) als Niedrigtemperatur-Salz (LTS). Mit diesen Veränderungen konnte die Leistungszahl (LZ) gegenüber herkömmlichen Adsorptionskälteanlagen um das Zwei- bis Fünffache verbessert werden.

Es wurden Wärme- und Stoffaustauschtests durchgeführt, wobei der Schwerpunkt auf der Konsolidierung von Salzen mit expandiertem Naturgraphit (ENG) für eine bessere Wärmeübertragung lag. Bei reinen Salzen war die Wärmeleitfähigkeit ziemlich niedrig. Ammoniumchlorid (NH4Cl) erwies sich allerdings als beste Wahl für eine LTS, CaCl2 eignete sich als Mitteltemperatur-Salz (MTS) und Mangan (II)-Chlorid als HTS. In Verbindung mit ENG erhöhte sich die Wärmeleitfähigkeit entsprechend der ENG-Mengen. Die optimale Wärmeleitfähigkeit war 10-mal besser als mit den körnigen Adsorbentien.

Schließlich zeigten Experimente an der Demonstrationseinheit, dass der neuartige Resorptionskreislauf die Energieeffizienz der Stromerzeugung um 40% bis 60% verbesserte. Außerdem erhöht es die niedrige Leistungszahl des Kühlkreislaufs um das Zehnfache.

Abwärme kommt häufig und oft in kleinen Mengen vor und eignet sich daher für kleine Anwendungen mit kombinierter Energie- und Kältetechnik. ADSOR-RESOR CYCLE lieferte ein neuartiges zweistufiges System mit einer verbesserten Energieeffizienz für die Stromerzeugung und erhöhter Leistung bei der Kühlung. Eine Vereinfachung des Systems könnte die Kosten weiter senken und die Verwendung von konsolidierten festen Adsorbentien würde Platz sparen. Diese Fortschritte sollen voraussichtlich einen großen Einfluss auf kleine Anwendungen haben.

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