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Neue Kohlendioxid-Wärmepumpen bremsen die globale Erwärmung

03.06.2003


Die Erkenntnis, dass die Umwelt gegen die globale Erwärmung geschützt werden muss, hat sich in den letzten Jahren immer stärker durchgesetzt. Inzwischen ist wissenschaftlich belegt, dass bestimmte Elemente, die früher in Klimaanlagen und Kaltwassersystemen verwendet wurden, zum Abbau der Ozonschicht beitragen und dadurch die Wahrscheinlichkeit der globalen Erwärmung erhöhen. Es waren also neue Technologien gefragt. Dies führte zur Entwicklung von Kühlmitteln der nächsten Generation, nämlich Kohlendioxid, das in Wärmepumpen verwendet wird.



Heutzutage lassen sich niedrige oder hohe Temperaturen einfacher regulieren und sicherer handhaben. Kohlendioxid ist im Gegensatz zu den gegenwärtig verwendeten synthetischen Kühlmitteln wie Fluorkohlenwasserstoffen (FKW) als ideales, "natürliches" und umweltfreundliches Kühlmittel offiziell von der EU anerkannt. Nach den Erkenntnissen der Wissenschaftler stammt Kohlendioxid aus natürlichen Quellen und chemischen Prozessen. Damit ist es ein kostengünstiges ’Nebenprodukt’, das gleichermaßen zu Kühl- und Heizzwecken genutzt werden kann.



Durch die begrenzende Kühlkapazität von Kohlendioxid bei 31°C und 70 bar werden Kühlzyklen mit Kohlendioxid kritisch. Der Vorteil der vorliegenden Innovation, bei der der transkritische Kohlendioxid-Zyklus angewandt wird, liegt darin, dass sie im Fall einer unbegrenzten Wärmequelle wie auch im Fall einer begrenzten Wärmesenke mit großen und langsamen Temperaturänderungen gut anwendbar ist. Das übergeordnete Ziel dieses Projekts besteht in der Förderung der Verwendung von Kohlendioxid als Ersatzstoff für die Treibhausgase (FKWs), die in Heißwasser-Wärmepumpen für Haushaltsanwendungen verwendet werden.

Kohlendioxid wurde ursprünglich für Kaltwassersysteme und Gebäude-Klimatisierungsanlagen verwendet. Heute entwickeln die an diesem Projekt beteiligten Partner Test-Prototypen, in denen Kohlendioxid entweder für die Heißwasserbereitung oder zu Entfeuchtungszwecken in Wohngebäuden und Industriebetrieben sowie zu Heizzwecken in Raumfahrzeugen verwendet wird. Dazu wurden Hochdruckanlagen wie z.B. Kompressoren, Expansionsgeräte und Wärmetauscher eingesetzt. Automobilhersteller beispielsweise verwenden Kompressoren, die das Kohlendioxid in einen gasförmigen Hochdruckzustand versetzen. Das Gas wird durch Umgebungsluft im Gaskühler gekühlt, der sich am vorderen Fahrzeugende befindet. Das abgekühlte Gas wird anschließend über ein elektronisches Expansionsventil expandiert und gelangt dann in den Verdampfer im Fahrgastraum. Der Verdampfer senkt auf diese Weise die Lufttemperatur. Das erhitzte Kohlendioxid tritt wieder in den Kompressor ein, womit der Zyklus abgeschlossen ist. Im Hochtemperatur-Wärmepumpensystem wird auf ähnliche Weise Warmluft erzeugt. Der Unterschied ist nur, dass der Kompressor Kohlendioxid (nunmehr in flüssiger Form) als überhitzten Dampf ansaugt und auf hohen Druck verdichtet.

Wie Berechnungen zeigen, kann der Wirkungsgrad von haushaltsüblichen Heißwasserpumpen, in denen Kohlendioxid anstelle von herkömmlichen Kühlmitteln verwendet wird, beträchtlich gesteigert werden. Überdies geht man davon aus, dass ein verstärkter Einsatz von Kohlendioxid in der Zukunft den Abbau der Ozonschicht aufhalten und damit die globale Erwärmung spürbar bremsen wird. Im Projekt wurden Richtlinien und Berichte zu technischen Eigenschaften von Kohlendioxid-Wärmepumpen erarbeitet. Die Projektpartner laden die europäischen Wärmepumpenhersteller und Systemplaner ein, ihrerseits Beiträge zur weiteren Entwicklung dieser Anlagen beizusteuern.

Kontakt:

Verband der Elektrizitätswerke Österreichs
Energieforschungsgemeinschaft
p.A. Energie AG Oberösterreich
Dipl. Ing. Wilhelm Ritter
Böhmerwaldstraße 3, 4021 Linz, Austria
Tel: +43-732 - 90003562
Fax: +43-732 - 900053562

Wilhelm Ritter | ctm

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