Projekt 29700/01

Realisierung eines Funktionsmusters einer Absorptionskältemaschine auf der Basis mikrotechnischer Komponenten, ionischer Flüssigkeiten und überkritischen Kohlendioxids – 1. Phase

Projektdurchführung

Konvekta AG Leiter Forschung und Entwicklung
Am Nordbahnhof 5
34613 Schwalmstadt

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Der vermehrte Einsatz von Klimatisierungstechnik in Fahrzeugen, insbesondere in Nutzfahrzeugen, stellt einen signifikanten Beitrag zur Umweltbelastung dar, weil durch den Betrieb derartiger Anlagen der Kraftstoffverbrauch der Fahrzeuge ansteigt. Effiziente Absorptionskältemaschinen, welche die im Überfluss vorhandene Abwärme des Fahrzeuges für die Klimatisierung nutzen, stellen daher einen spürbaren Beitrag zur Umweltentlastung dar. Ziel ist, ein Funktionsmuster einer Absorptionskältemaschine mit einer Kühlleistung von 1 bis 5 kW auf der Basis mikrotechnischer Komponenten zu entwickeln, die eine ionische Flüssigkeit als Absorptionsmittel und überkritisches Kohlendioxid als Kältemittel zum Einsatz bringt. Anwendungsfall ist die Klimatisierung der Kabine einer Erntemaschine im Feldeinsatz.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenUm die Projektziele zu erreichen, waren die Arbeiten in fünf Pakete aufgeteilt. Im Rahmen von Arbeitspaket 1 wurde eine Spezifikation des Systems erarbeitet. Das System wurde in Aspen Plus modelliert, wobei mehrere ionische Flüssigkeiten als mögliche Absorptionsmittel untersucht wurden. Mit Hilfe der so gewonnenen Spezifikationen der Komponenten sollten diese dann ausgelegt und ein CAD Modell des Komplettsystems erstellt werden. Parallel zu den Simulations- und Auslegungsarbeiten war geplant, im Rahmen von Arbeitspaket 2 Testkomponenten des Absorbers und Generators aufzubauen und zu testen, um eine größere Sicherheit bei der Auslegung der dann größeren Komponenten des Funktionsmusters zu gewinnen. Aufbauend auf den Ergebnissen der ersten beiden Arbeitspakete sollten die Komponenten des Funktionsmusters im Rahmen von Arbeitspaket 3 baut und in Arbeitspaket 4 zu einem Komplettsystem integriert werden. Das Funktionsmuster sollte in Arbeitspaket 5 eingehenden Tests unterzogen werden. Die Arbeiten wurden aber nach Arbeitspaket 1 eingestellt.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Aufgrund der negativen Ergebnisse ist eine Präsentation über den Abschlussbericht hinaus nicht vorgesehen.


Fazit

Die Untersuchungen in Arbeitspaket 1 haben gezeigt, dass eine mit dem Stoffpaar CO2/[emim][Tf2N] betriebene Absorptionskältemaschine, mit der die Kabine einer Erntemaschine im Feldeinsatz klimatisiert werden soll, bei einer vorgesehenen maximalen Außentemperatur von 40 °C nicht funktionsfähig ist. Ihre COP-Werte liegen auch bei niedrigeren Temperaturen immer unter denen einer CO2-Kompressionskältemaschine. Die erhoffte Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades der Erntemaschine durch Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung kann somit nicht realisiert werden. Das Projekt wurde daher nach Arbeitspaket 1 eingestellt.