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HPC (Heat Pumping Systems Control) - Modellbasierte Regelung von Absorptionswärmepumpanlagen

Im Projekt wird eine modellbasierte Regelung für Absorptionswärmepumpen mit den Arbeitsstoffpaaren Ammoniak / Wasser und Wasser / Lithiumbromid entwickelt, welche experimentell validiert und mit anwendungsnahen Testläufen verifiziert wird, um das Verbesserungspotential zu bewerten.

Thermisch angetriebene Absorptionswärmepump-Anlagen können sowohl für die Wärmebereitstellung (Absorptionswärmepumpen), als auch zur Kältebereitstellung (Absorptionskältemaschinen) in vielen Systemen und Anwendungen eingesetzt werden. Mit dieser Technologie ist es möglich, die Effizienz des Energiesystems zu steigern und den Anteil erneuerbarer Energieträger zu erhöhen. Aktuelle Regelungen für Absorptionswärmepump-Anlagen sind in ihrer Funktionalität meist darauf ausgerichtet, die Anlagen zur Grundlastabdeckung einzusetzen. Dadurch können viele potenzielle Anwendungsbereiche, die ein dynamisches Betriebsverhalten aufweisen, nicht - oder nur eingeschränkt - abgedeckt werden. Ziel des Projektes HPC (Heat Pumping systems Control) ist es, die Regelung von Absorptionswärmepump-Anlagen so zu verbessern, dass diese in der Lage sind, die komplexen, verkoppelten und zum Teil nichtlinearen Zusammenhänge der verschiedenen Teilprozesse und Prozessgrößen, alle internen und externen Stellgrößen sowie auch die Schwankungen der externen Störgrößen (z. B. Temperaturschwankungen der eintretenden, externen Stoffströme) explizit zu berücksichtigen und soweit möglich zu kompensieren. Dazu soll eine Methode zur modellbasierten Regelung von Absorptionswärmepump-Anlagen entwickelt werden, die für beide gängigen Arbeitsstoffpaare (Ammoniak / Wasser bzw. Wasser / Lithiumbromid) geeignet ist und aufgrund ihres systematischen und modularen Ansatzes eine breite Basis für spezifische Weiterentwicklungen der Regelung sowohl für die Anwendung als Kältemaschine als auch als Wärmepumpe darstellt.

Schlussendlich soll durch die neue Regelung die bereitgestellte Nutz-Kälte bzw. -Wärme deutlich genauer an die Anforderungen herangeführt werden und zusätzlich das bereitgestellte Temperaturniveau dem geforderten sehr genau entsprechen. Dadurch könnte der Einsatzbereich von Absorptionswärmepump-Anlagen vergrößert, die Zuverlässigkeit durch eine geringere Anzahl an Störabschaltungen erhöht, sowie die Effizienz verbessert werden. Neben der experimentellen Validierung sollen basierend auf praktischen Anforderungen Testläufe mit der Standardregelung und der neuen modellbasierenden Regelung durchgeführt werden, um das Verbesserungspotential zu ermitteln und zu bewerten.


Projektleitung

DI Christoph Moser

Auftraggeber

BMVIT, 4. Ausschreibung Energieforschungsprogramm https://www.bmvit.gv.at/

Projektkoordination

BIOENERGY 2020+ GmbH https://www.bioenergy2020.eu/

Projektpartner

Energieanlagenbau GmbH Westenfeld http://www.eaw-energieanlagenbau.de/

Pink GmbH http://www.pink.co.at/

S.O.L.I.D. Solarinstallation und Design GmbH https://www.solid.at/de/

TU Graz – Institut für Wärmetechnik (IWT) https://www.tugraz.at/institute/iwt/home/

Status

laufend