Das Max-Planck-Institut in Magdeburg untersucht ein nachhaltiges Energiespeichersystem. LAUDA stellt Ihnen die erforderlichen Temperaturregelsysteme zur Verfügung.

Deutschland hat eine Reihe von Maßnahmen ergriffen, um die Energiewende zu erreichen, und bis 2050 sollen erneuerbare Energien 80 Prozent des Stromverbrauchs ausmachen. Mit dem Wachstum von Wind-, Photovoltaik- und anderen erneuerbaren Energien sowie der zunehmenden Elektrifizierung der Gesellschaft stehen die wirtschaftlichen, politischen und wissenschaftlichen Bereiche vor großen Herausforderungen: Bei Überproduktion muss die dezentralisierte Energie möglichst effizient und dauerhaft gespeichert werden, um die Energie in den Energieversorgungsnetzen während der Spitzenzeiten des Verbrauchs zu transportieren. "Power to Gas" ist ein vielversprechendes Design für die Energieindustrie. Es verwendet Elektrolyse und Methanisierung, um Wind- oder Solarenergie in Methan umzuwandeln. So wird Energie als Gas gespeichert und bei Bedarf wiederverwendet. Auch im Automobilbereich kann die Methanisierung die Verbreitung von Gasfahrzeugen fördern. Gas für Fahrzeuge benötigt Methan, Produktionsmethode umweltfreundlich. Forscher auf der ganzen Welt arbeiten daran, diese Technologie zu vereinfachen und der Energieindustrie näher zu kommen. Das Max-Planck-Institut in Magdeburg steht an der Spitze der Forschung dieses komplexen Systems und forscht seit fast sieben Jahren auf diesem Gebiet. Bei der Forschungsarbeit verwendet das Institut für seine Versuchseinrichtungen das Wärmeaustauschsystem LAUDA, das den höchsten technischen Anforderungen der Forscher gerecht werden muss.

Schnelle Kühlung mit hoher Präzision

LAUDAHeizungs- und Kühlsysteme sind ein Industriebereich des Herstellers von Temperaturregelgeräten LAUDA, der Temperaturregelgeräte maßgeschneidert auf die Bedürfnisse der Kunden plant und fertigt. Für das Projekt des Max-Planck-Instituts hat LAUDA den Wärmeaustausch ITH 350 entwickelt. Das Gerät wird für die Temperaturregelung des Reaktors verwendet. Dabei muss die Kühleffektivität der LAUDA-Anlagen 100 K pro Minute erreichen und die Temperatur nicht übertrieben werden, damit die Qualität des Endprodukts nicht beeinträchtigt wird. Daher muss das Gerät schnell abgekühlt werden, wenn es nicht unter den bestimmten Temperaturwerten liegt, um Schäden am Prozess zu vermeiden. Auch für die LAUDA-Ingenieure stellt dies eine Herausforderung dar, da Wärmeaustauschsysteme im traditionellen Sinne häufig zur thermostatischen Steuerung verwendet werden. Für Forschungsprojekte des Max-Planck-Instituts muss das Gerät nun schnell reagieren und kühlen.

Effiziente Abkühlung von 340 °C auf 150 °C in wenigen Minuten

Die Methanierung setzt erhebliche Mengen an Wärme und hohe Temperaturen frei, die den Reaktor, insbesondere den Katalysator, schädigen können. Bisher wurden diese Prozesse schrittweise gestartet und dann mehrere Wochen lang stabil ausgeführt. „Wir haben zunächst versucht, die dynamische Funktionsweise des Prozesses zu bestimmen und vorläufige Pläne für neue Betriebsstrategien und Reaktoren zu entwickeln. Auf der Grundlage von Computerrechnungen wurden bereits sinnvolle Ergebnisse erzielt, die wir nun mit Testgeräten überprüfen wollen“, erläutert Projektleiter Jens Bremer die Forschungsziele. Die Anforderungen an die Temperaturregelung sind entsprechend hoch. Das LAUDA Wärmeaustauschsystem erreicht die dafür erforderliche Präzision. "Die Leistung und Leistung des Reaktors hängen weitgehend von seiner Kühlung ab. Eine schnell einstellbare Temperaturregelung ermöglicht es, flexibel auf äußere Einflüsse zu reagieren, wie z. B. die Reduzierung der Wasserstoffversorgung, ohne den Reaktor abschalten zu müssen", sagt Jens Bremer.

Dabei wird der Reaktor auf 340 °C aufgeheizt. Sobald die eingestellte Temperatur des Reaktors erreicht ist, beginnt die Enthitzungsreaktion und muss schnell auf 150 ° C gekühlt werden. Die normalerweise verwendeten elektronischen Ventile werden als Regulierungselemente verwendet, die für diese Anwendung offensichtlich zu langsam sind. Abhängig von der eingestellten Menge kann die Kühlleistung mit dem Ventil geändert werden. Bei der Kühlung mit Kühlwasser wird die Kühlleistung aus Gründen des Schutzmaterials bei herkömmlichen Kühlungsaufgaben eingeschränkt, so dass das Material auch bei starken Temperaturänderungen geschützt wird. In diesem Fall muss die Aufgabe schnell gestartet werden, um die gewünschte Kühlgeschwindigkeit zu erreichen, ohne übermäßigen Druck auf das Material auszuüben. Daher installierten die LAUDA-Ingenieure ein pneumatisches Drei-Wege-Ventil, das sich innerhalb von zwei Sekunden öffnet, um sicherzustellen, dass das Wärmeübertragungsmedium nicht weniger als 150 °C pro Minute kühlt.

Im Inneren besteht das Wärmeaustauschsystem aus zwei Temperaturregelkreisen. Ein Schaltkreis regelt die Temperatur des Pufferbehälters und ein zweiter Schaltkreis die Temperatur der Versuchseinrichtung des Max-Planck-Instituts. Beide Schaltungen sind über einen Medienspeicher miteinander verbunden und verwenden das gleiche Medium. Eine weitere Anforderung des Kunden an die Ausrüstung ist, dass die Arbeitstemperatur des verwendeten Wärmeübertragungsmittels bis zu 350 ° C sein muss. Daher entschied sich LAUDA für ein Wärmeleitöl, das den hohen Materialanforderungen gerecht wird.

Besondere Kundenanforderungen erfüllen

LAUDANach Projekten des Max-Planck-Instituts wurden spezielle Wärmeaustauschsysteme entwickelt und entwickelt. Schon in der Entwicklungsphase mit Computern wurden begrenzte Raumbedingungen berücksichtigt. Das Gerät muss in einer speziellen Sicherheitskupel platziert werden, so dass der Schaltschrank nebenan installiert werden muss. Auf Kundenwunsch befinden sich einige Schnittstellen auf der unteren Seite des Geräts. Bei der Installation transportiert LAUDA die Anlage in zwei Teile nach Magdeburg und montiert sie dort mit einem Kran in ein Gehäuse aus Sicherheitsglas.

LAUDADas für die Methanierung entwickelte Wärmeaustauschsystem wurde bereits zum zweiten Mal an das Max-Planck-Institut geliefert. Dort waren die Forscher sehr zufrieden mit der Leistung des Herstellers von Temperaturregelgeräten: „Von der Projektgestaltung bis zur Umsetzung vor Ort erhielten wir detaillierte Beratung und Anleitung. Kein anderer Hersteller, den wir kontaktiert haben, war in der Lage, eine solche Flexibilitätslösung für unsere speziellen Aufgaben zu bieten“, erklärt Projektmanager Jens Bremer.

Über Lauda

Wir sind Teil von LAUDA – dem Weltmarkt im Bereich der Temperaturregelung. Unsere Temperaturregelgeräte und Heiz-/Kühlsysteme stehen im Mittelpunkt vieler Anwendungen. Als Dienstleister gewährleisten wir optimale Temperaturen in Forschung, Produktion und Qualitätskontrolle. Wir sind zuverlässiger Partner, insbesondere in der Automobil-, Chemie-/Pharma-, Halbleiter- und Labor-/Medizintechnik-Branche. Seit mehr als 60 Jahren bieten wir unseren Kunden täglich unsere professionelle Beratung und innovative umweltfreundliche Designlösungen mit einem neuen Gesicht an.

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Im Max-Planck-Institut in Magdeburg wird das LAUDA-Wärmeaustauschsystem bald in einem Gehäuse aus Sicherheitsglas installiert. (Bild: Max-Planck-Institut / Gabriele Ebel)

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Das Wärmeaustauschsystem ist auf die spezifischen Bedürfnisse des Kunden angepasst. Ein geöffnetes Gerät. Alle Kabel wurden vor der Lieferung isoliert. (Bild: Lauda)

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Das Max-Planck-Institut nutzt LAUDA-Geräte zur Forschung von Energiespeicherprozessen. Dazu muss das System in der Lage sein, die Temperatur auf 150 °C zu regeln. (Bild: LAUDA)

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Bei der Konstruktion der Anlage werden die begrenzten Bedingungen vor Ort sowie die besonderen Anforderungen der Forscher berücksichtigt. Das Max-Planck-Institut ist sehr zufrieden mit der Leistung der Hersteller. (Bild: Max-Planck-Institut / Jens Bremer)