Produkt
WÄRME RECYCLING FÜR DIE INDUSTRIE
Energie rückgewinnen, die Umwelt schonen und Kosten sparen
Technologie
Konventionelle Wärmepumpen nutzen physikalisch den zweiphasigen Rankine Prozess. Der überlegene Joule-Prozess oder Brayton-Prozess hat diesem gegenüber viele Vorteile, z.B. dadurch, dass er einphasig ist (das Arbeitsmedium bleibt immer gasförmig). Die praktische Umsetzung wurde allerdings als nicht machbar angesehen, da dieser Prozess eine extrem hohe Effizienz in der Verdichtung erfordert. ecop ist es gelungen, diese Effizienz von über 99% dadurch zu erzielen, indem der gesamte Prozess die Zentrifugalkraft nutzt und rotiert – daher „Rotationswärmepumpe“. Die Technologie ist durch 68 Patente aus 6 Patentfamilien geschützt.
UMWELTSCHUTZ
Die ROTATION HEAT PUMP verwendet meist bisher ungenutzte Abwärme, die normalerweise an die Umgebung abgegeben wird. Dadurch müssen keine fossilen Brennstoffe verwendet werden. Jede Anlage spart pro Jahr bis zu 2.500 Tonnen CO2 im Vergleich zur Herstellung der gleichen Energie mit Gas. Ein Baum kann pro Jahr 25 kg CO2 absorpieren. Das bedeutet, dass man 100.000 Bäume braucht, um die Menge abzubauen, die eine einzige Anlage einspart. Über die nächsten 10 Jahre betrachtet möchten wir mehrere Millionen Tonnen CO2 einsparen helfen. Die Wärmepumpe selbst verwendet ein umweltfreundliches und ungiftiges Arbeitsmedium anstatt eines Kältemittels.
NUTZEN
Für unsere Kunden – Industriebetriebe und Hersteller von Wärme – ergeben sich aus der einzigartigen Konstruktion eine Reihe von Vorteilen:
- Herstellung von Wärme nachhaltig und ohne Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen
- Beitrag zu Klimazielen und Dekarbonarisierung
- Effiziente Nutzung von Abwärme
- Kosten sparen
Vorteile im Einsatz
Durch ihre spezielle Konstruktion besitzt die Rotation Heat Pump eine Reihe von Vorteilen gegenüber anderen Technologien, die sie hoch attraktiv macht:
Konventionelle Wärmepumpe | Rotation Heat Pump | |
Effizienz / COP (abhängig von der genauen Einbindung) | 2,5 – 5,0 | 4,0 – 7,0 |
Temperaturbereich Senke (Output) | 0°C bis +80°C | 0°C bis +200°C |
Maximaler Temperaturhub | 60K | 100K |
Flexibler Temperaturbereich mit einer Maschine | nein | ja |
Signifikante Kühlung der Quelle möglich | nein | ja |
Sommer und Winterbetrieb | nein | ja |
Arbeitsmittel | oftmals umweltschädlich / toxisch / brennbar | umweltfreundliches, ungiftiges, unbrennbares Edelgas |
Wartungsvorteil | mittel | hoch |
Installationsvorteil | niedrig | hoch |
Anschaffungskosten und Integrationsaufwand | mittel | mittel |
Umsetzung
Der ecop-Prozess ist ein thermodynamischer Kreisprozess.
Anstelle des Carnot-Prozesses im 2-Phasengebiet liegt der innovativen Wärmepumpentechnologie ein linksläufiger Joule-Prozess zugrunde, bei welchem es zu keinem Phasenübergang des Arbeitsmediums kommt. Dieses bleibt immer gasförmig. Dieser Prozess ist zwar schon ca. 150 Jahre alt, konnte aber aufgrund der nötigen hohen Verdichtung bisher in Wärmepumpen nicht eingesetzt werden. ecop erreicht diese durch Zentrifugalkraft. Das Arbeitsgas der Rotationswärmepumpe zirkuliert in einem geschlossenen Kreislauf, der um eine Achse rotiert. Werden nun Wärmetauscher nahe und weiter entfernt der Rotationsachse positioniert und diese mit Leitungen verbunden, baut sich ein thermodynamischer Kreisprozess auf. Da die Fliehkraft bei Rotation mit zunehmendem Abstand von der Rotationsachse zunimmt, wird auch das Arbeitsgas immer stärker durch die Fliehkraft komprimiert. Um den Kreisprozess zu betreiben, muss das Arbeitsgas mittels eines Ventilators im geschlossenen Kreislauf zirkulieren. Durch die Druckzunahme im achsfernen Bereich kommt es zu einer Temperaturerhöhung des Arbeitsgases, welches Wärme in eine Senke über einen Wärmetauscher abgibt. Wird das dadurch abgekühlte Gas wieder entspannt, ändert es seine Temperatur aufgrund der Strömung entgegen der Fliehkraft auf ein niedrigeres Niveau und kann so an der Quelle über den achsnahen Wärmetauscher wieder Wärme aufnehmen. Der Rotor wird im „Diffusion Bonding“ Verfahren hergestellt. Rund 300.000 Kanäle befinden sich in einem integrierten Block, in dem der gesamte Wärmepumpenprozess abläuft.
James Prescott Joule, Quelle Wikipedia
Variation der Rotationsgeschwindigkeit für maximale Effizienz
Je nach Rotationsgeschwindigkeit ergibt sich zwischen dem äußeren und dem inneren Bereich ein unterschiedliches Druckverhältnis. Das Kompressions- und Expansionsdruckverhältnis kann somit verändert werden. Daraus resultiert eine frei wählbare Temperaturdifferenz zwischen Niederdruckseite (Quelle) und Hochdruckseite (Senke), welche über die Drehzahl reguliert werden kann. Durch die Drehzahl des Ventilators werden der Durchfluss und damit die übertragbare Wärmeleistung unabhängig von der Temperaturerhöhung reguliert. Diese Technologie ermöglicht somit eine maximale Flexibilität.
Artikel
- Wärmepumpe für verschiedene Temperaturniveaus – R+T Textilservice Ausgabe 7-8 2024 (Quelle: Holzmann Medien GmbH & Co,KG)
- Herrscherin über 300 Milliarden Euro besucht eines der geförderten Projekte – EU Regionalkommissarin Elisa Ferreira zu Gast beim Wärmepumpen-Entwickler Ecop – OÖ Nachrichten vom 20.10.2022
- Wirtschaftswoche (2022)
- energy innovation austria – März 2022
ROHAN – DigitalTwin zur regelungstechnischen Optimierung einer Rotationswärmepumpe (S. 8f)
Quelle: www.energy-innovation-austria.at - Fernwärmetage 2022 – März 2022
Präsentation ecop Technologies GmbH - pv magazine Deutschland – März 2022
Leistungsstarke Rotationswärmepumpe für industrielle Anwendungen aus Österreich - Holzkurier – Februar 2022
Abwärme effizient nutzen
Archiv
- Deutsche Kälte‐ und Klimatagung 2021 – November 2021
Präsentation ecop Technologies GmbH
Paper - Community Research and Development Information Service (CORDIS) from the European Commission – September 2021
CORDIS Artikel - Annex 58 – High-Temperature Heat Pumps – Juli 2021
Präsentation - 4th IIR-Gustav Lorentzen Conference on Natural Refrigerants – GL2020 – Dezember 2020
Paper - Deutsche Kälte‐ und Klimatagung 2020 – November 2020
Präsentation - 13th International Energy Agency Heat Pump Conference – Mai 2020
Paper - Deutsche Kälte‐ und Klimatagung 2019 – November 2019
Präsentation - 25. IIR International Congress of Refrigeration – August 2019
Präsentation ecop Technologies GmbH
Paper - Austromatisierung – Ausgabe Mai 2019
Rotierende Effizienz - flow der Verbund-Blog – Ausgabe Mai 2019
VERENA-Award: Rasante Wärmenutzung bei 1.800 Touren - Industriemagazin – Ausgabe Mai 2019
Revolutionär: Wärmepumpe für Großbetriebe - 14. FGW Fernwärmetage 2019 – März 2019
Präsentation - KKA Kälte Klima Aktuell – Ausgabe Großkälte 2018
Industrieller Einsatz einer Rotationswärmepumpe - FORUM Gas, Wasser, Wärme – Ausgabe 1/2018, Februar 2018
Forum Gas, Wärme, Wasser – Ausgabe 1_2018 - 12. Heat Pump Conference Rotterdam, Mai 2017
Präsentation ecop Technologies GmbH und Paper - 12. CADFEM ANSYS SIMULATION CONFERENCE AUSTRIA – Die Fachkonferenz zur Numerischen Simulation in der Produktentwicklung, April 2017
Präsentation „Simulationen der ecop ROTATION HEAT PUMP“ - Holzkurier – 08/17, Februar 2017 „Rotierende Wärmepumpe“, Seite 22 Verlagsseite
- 2. Praxis- und Wissensforum Fernwärme & Fernkälte, November 2016
Präsentation „Die ecop Rotationswärmepumpe für Fernwärmeanwendungen“ - Umweltschutz der Wirtschaft Spezial Industrie – No S/16 „Rotierende Wärmepumpe: Recycling auf die Spitze getrieben“, Seite 35 – 36
- Highlights der Energieforschung 2016 – Die Rolle der Wärmepumpe im zukünftigen Energiesystem
Vortrag & Video von Bernhard Adler - Konferenz EnergieInnovation Graz, März 2016
ecop Rotationswärmepumpe auf Basis eines Joule Prozesses - FFG Forschungserfolg – 2016
Wärmepumpen einmal anders - BBR – Leitungsbau, Brunnenbau, Geothermie – 07/08 2015 „Erweiterung der Fernwärmekapazität von Tiefengeothermie durch innovative Edelgas-Industriewärmepumpen“, Seite 58 – 63
- Euro Heat & Power – Juni 2015 „Innovative Wärmepumpe erzeugt bis -100°C Kälte und bis 200°C Wärme“, Seite 28 – 33
- VDI Forum: Wärmepumpenhebel/Großwärmepumpen – Projekte, Erfahrungen und Perspektiven – April 2015
Vortrag ecop Rotationswämepumpe von Bernhard Adler - CITplus – Das Praxismagazin für Verfahrens- und Chemieingenieure – März 2015
„Wenn sich das Gas im Kreise dreht – Kälteerzeugung und Wärmerecycling im Einklang mit der F-Gase Verordnung„, Seite 41-43 - Heat Pump Conference Montreal Mai 2014
Heat Pump for Process Industry - Wochenblatt für Papierfabrikation – Januar 2014 „Wärmerecycling durch Industriewärmepumpen“, Seite 18 – 21
- Process – Chemie, Pharma, Verfahrenstechnik – März 2013 „Mit weniger Energie mehr Wärme – Hochtemperaturwärmepumpe für den Einsatz in der Prozesstechnik“, Seite 78 -79
- Internationale Wärmepumpen-Konferenz Juli 2011 Tokio / Japan
Centrifugal Compression Turbo Heat Pump Made by ecop