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Fraunhofer ISE und Konsortium

Neuer Propan-Kältekreis für Wärmepumpen

4. November 2020, 12:47 Uhr | Hagen Lang

Wärmepumpen spielen im künftigen Energiesystem eine wichtige Rolle. Bislang arbeitet jeder Hersteller an seinen eigenen Kältekreisen für verschiedene Kältemittel und Leistungsklassen. Das Projekt „LC150“ realisiert mit gemeinsamer Plattformentwicklung preissenkende „Economies of Scale“.

Klimaschädliche Gase im Kältekreis sind bis 2030 von den Wärmepumpenherstellern gegenüber 1990 um 70 Prozent zu reduzieren. Propan ist nicht Klimaschädlich, gut verfügbar und hat sehr gute thermodynamische Eigenschaften, die eine hohe Wärmepumpen-Effizienz versprechen. Allerdings ist es brennbar und bedarf neuer technischer Entwicklungen, um in Wärmepumpen gefahrlos eingesetzt werden zu können.

In einer Potentialstudie des Fraunhofer ISE 2019 gelang es, einen auf marktverfügbaren Komponenten beruhenden Sole-Wasser-Kältekreis zu entwickeln, der für eine Heizleistung von 8kW nur 150 Gramm Propan benötigte, was einer Kältemittel-Reduktion um 75 Prozent gegenüber heutigen System entspricht.

Im BMWi-geförderten Forschungsvorhaben »LC150 Entwicklung eines kältemittelreduzierten Wärmepumpenmoduls mit Propan« entwickelt das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE nun gemeinsam mit einem breiten Industriekonsortium europäischer Wärmepumpen-Hersteller einen kompakten und kosteneffizienten Kältekreis für Wärmepumpen mit dem Kältemittel Propan.

Die gemeinsame Entwicklungsplattform soll den beteiligten Firmen ein erhebliches Kostensenkungspotenzial eröffnen und die industrielle Entwicklung von Wärmepumpen für Wohngebäude beschleunigen. Der angestrebte und für unterschiedliche Komponenten qualifizierte und standardisierte Kältemittel-reduzierte Kältekreis soll den Partnern zur Verfügung gestellt, bzw. in einer gemeinsamen Fertigung umgesetzt werden.

»Die Branche arbeitet aktuell an vielen Stellen parallel an der Umsetzung von Propan-Wärmepumpen. Propan ist ein thermodynamisch sehr gut geeignetes Kältemittel. Ein Nachteil ist allerdings die Brennbarkeit, die weitere Sicherheitskonzepte erforderlich macht. Die Reduzierung der Füllmenge ist daher naheliegend und in einem deutlichen Ausmaß möglich, das haben unsere Vorarbeiten gezeigt«, erklärt Dr. Lena Schnabel, Abteilungsleiterin Wärme- und Kältetechnik am Fraunhofer ISE.

Bislang entwickelt jeder europäische Hersteller seine eigenen Kältekreise für unterschiedliche Kältemittel und Leistungsklassen. Das Projekt »LC150« geht nun neue Wege – mit einer gemeinsamen Plattformentwicklung, die durch höhere Stückzahlen und eine automatisierte Produktion eine deutliche Kostensenkung ermöglicht. Ähnlich wie bei den Automobilherstellern sollen auch im Wärmepumpenbereich durch die Schaffung von Standards Synergien geschaffen werden. Mit dem entstehenden Auslegungswissen können eine modulare Bauweise (Baukasten-System) für unterschiedliche Baureihen und Leistungsklassen und somit weitere Synergien erschlossen werden.