Hallo

die Krux bei WP ist, das der Wirkungsgrad sinkt je größer der Temperaturhub zwischen Aufmahmetemperatur und Abgabetemperatur wird. D.h. der Wirkungsgrad JAZ ist bei 70°C VL Temperatur um einiges geringer als mit 50°C.

Und bei hohen Vorlauftemperaturen wird es schnell eine Elektrodirektheizung....... Nicht mehr viel Umweltwärme übrig.

Mein 30 Tage Durchschnittspreis bei Tibber Stand heute sind 28 Cent / kWh tendenz fallend. Mein Durchschnittspreis heute 20 Cent/kWh. Tagestief ca. 14,5 kWh. Mit diesem Preis rentiert es sich etwa ab JAZ 2.

Nur wo soll der Strom herkommen...... Das Netz selbst ist gut ausgebaut und stabil, aber die Umspannwerke laufen am Limit..... und ein Umspannwerk aufzurüsten dauert ca. 6 Jahre.

ciao Peter

Moderation:

Solche Themen sind mal wieder eine Steilvorlage für "robertozittau" der sich dann so richtig ausko***** kann. Ich habe keine Lust und lasse es nicht zu, dass alle Themen die in diese Richtung gehen, immer und immer wieder von solchen "Schwarzsehern" dazu benutzt werden um Stimmung zu machen und solche Themen zerredet werden.

Hier geht es um das Thema "Kältemittel" in WP. Das Mitglied "SolarEngel" möchte hier, wie ich finde zu recht, den Fokus auf diverse Kältemittel die heute in WP ihren Dienst tun, lenken.

Es wäre also wünschenswert, wenn nur solche Beiträge über Kältemittel allgemein bzw. R290 im besonderen künftig hier eingestellt werden.

Forschung am Propan-Kältekreis: So werden Wärmepumpen effizienter - Wärmemanagement - Elektroniknet

Forschung am Propan-Kältekreis

So werden Wärmepumpen effizienter

4. April 2023, 6:35 Uhr | Corinna Puhlmann-HespenSeit Oktober 2021 baut das Projektteam des Fraunhofer ISE Prototypen für Sole-Wärmepumpen, wobei die einzelnen Komponenten in verschiedenen Konstellationen zusammengesetzt werden. Diese werden an Testständen für jeweils zwei Wochen rund um die Uhr vermessen.© Fraunhofer ISE

Industrie und Forschung arbeiten an der Kostensenkung von Wärmepumpen sowie an nachhaltigeren Kältemitteln für die Geräte. Welche Erkenntnisse es diesbezüglich gibt, zeigt das Projekt »LC150«, das im März 2023 zum Abschluss gekommen ist. Lesen Sie eine Zusammenfassung.

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und ein Konsortium aus Wärmepumpenherstellern haben sich zum Ziel gesetzt, gemeinsam einen kältemittelreduzierten Propan-Kältekreis zu entwickelt. Das vom Bund geförderte Projekt, das bis März 2023 angesetzt war, sollte dazu beitragen, die Effizienz von Wärmepumpen zu erhöhen sowie verlässliche Standards zu schaffen. Eine gemeinsame Entwicklungsplattform sollte es den beteiligten Firmen ermöglichen, ihre Entwicklungskosten zu senken und gleichzeitig die industrielle Entwicklung und Fertigung von Wärmepumpen für Wohngebäude zu beschleunigen.

Propan als Kältemittel – eine Herausorderung?

Die Umsetzung von Wärmepumpen, die Propan als Kältemittel nutzen, bringt einige Vorteile mit sich: Propan ist ein thermodynamisch sehr gut geeignetes Kältemittel, das eine breite Verfügbarkeit aufweist. Es hat ein Erderwärmungspotenzial (Global Warming Potential = 3), welches um das bis zu 500-Fache niedriger ist als das GWP der herkömmlichen fluorierten Kältemittel. Da die europäische F-Gase-Verordnung den Wärmepumpenherstellern vorschreibt, den Anteil der klimaschädlichen Gase im Kältekreis bis 2030 um 70 Prozent gegenüber 1990 zu reduzieren, gewinnt Propan als natürliches Kältemittel immer stärker an Bedeutung.

Ein Nachteil ist allerdings die Brennbarkeit von Propan, die weitere Sicherheitskonzepte erforderlich macht. Der Entwicklungsansatz geht deswegen dahin, die erforderliche Füllmenge in einem deutlichen Ausmaß zu reduzieren sowie gleichzeitig geeignete Sicherheitsprüfungen zu installieren.

Bislang entwickelte jedoch jeder europäische Hersteller seine eigenen Kältekreise für unterschiedliche Kältemittel und Leistungsklassen – eine gemeinsame Abstimmung fehlte. Das Projekt »LC150« setzt genau hier an: mit einer gemeinsamen Plattformentwicklung, die hohe Stückzahlen und eine automatisierte Produktion zum Ziel hat.

Ähnlich wie bei den Automobilherstellern sollen auch im Wärmepumpenbereich durch die Schaffung von Standards Synergien geschaffen werden. Mit dem entstehenden Auslegungswissen kann eine modulare Bauweise für unterschiedliche Baureihen und Leistungsklassen erschlossen werden.

Dem Fraunhofer ISE ist es 2019 im Rahmen einer Potenzialstudie erstmals gelungen, einen auf marktverfügbaren Komponenten beruhenden Sole-Wasser-Kältekreis zu entwickeln, der für eine Heizleistung von 8 kW nur 150 g Propan benötigt. Das entspricht einer Kältemittel-Reduktion um 75 Prozent gegenüber marktverfügbaren Systemen. Eine auf diesem Konzept beruhende Wärmepumpe dürfte – ähnlich wie Kühlschränke – auch ohne zusätzliche Sicherheitsvorkehrungen im Inneren von Häusern eingesetzt werden.

Effizienz-Rekord

Das Projekt "LC150" brachte beachtliche Ergebnisse hervor. Im Oktober 2022 verkündeten die Projektpartner einen neuen Effizienz-Spitzenwert bei Wärmepumpen: eine Heizleistung von 12,8 kW mit nur 124 g Propan! Daraus ergibt sich eine spezifische Kältemittelfüllmenge von ca. 10 g/kW.

Das Projektteam des Fraunhofer ISE hat für diese Optimierung über ein Jahr lang verschiedene Prototypen für Sole-Wärmepumpen gebaut, wobei die einzelnen Komponenten – Verdampfer, Verdichter, Kondensator, Wärmeübertrager und Expansionsventil – in verschiedenen Konstellationen zusammengesetzt wurden. Die unterschiedlichen Systeme wurden dann an Testständen für jeweils zwei Wochen rund um die Uhr vermessen, wobei pro Prototyp zwischen 30 und 150 Betriebspunkte angefahren und die Messwerte von 26 Sensoren aufgezeichnet wurden. Auf der Suche nach der idealen Wärmepumpe hat man 26 Prototypen aufgebaut, von denen 14 bis Oktober 2022 bereits die komplette Messmatrix durchlaufen haben.

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5 Feuerzeuge für 1 kW Heizleistung

Die aktuell beste Konstellation – jene, die es auf 12,8 kW Heizleistung mit 124 g Propan bringt – hat eine Effizienz von 4,7 (Verhältnis der erzeugten Wärme zum eingesetzten Strom). Das heißt, dass die notwendige Kältemittelmenge pro Kilowatt Heizleistung bei nur 9,7 g Propan liegt. »Dies entspricht etwa der Propan-Menge in fünf Feuerzeugen«, verdeutlicht Projektmanager Clemens Dankwerth vom Fraunhofer ISE. Das Ziel des Projekts, die spezifische Kältemittelmenge auf 15 bis 30 g/kW zu reduzieren, ist damit deutlich übertroffen. Zum Vergleich: Handelsübliche Wärmepumpen liegen bei etwa 60 g Propan pro Kilowatt.

Der Rekord-Kältekreis ist in dieser Form allerdings noch nicht für eine Markteinführung reif, da ein halbhermetischer Automobil-Verdichter eingesetzt wurde. Dieser benötigt dank seiner hohen Drehgeschwindigkeit und der geringen Ölmenge weniger Kältemittel bei höherer Leistung. Die Verdichter aus der Automobilbranche sind bisher nicht auf die hohen Betriebsstunden einer 20 Jahre laufenden Wärmepumpe ausgelegt.

»Die Hersteller arbeitet aber bereits an vollhermetischen Verdichtern mit längerer Lebenszeit«, blickt Clemens Dankwerth voraus. Die finale Ausführung des Rekordkältekreises würde mit etwas mehr Kältemittel und einem etwas größeren Wärmeübertrager umgesetzt, um ein ausgewogeneres System zu erreichen. Die Ziele des Projekts LC150 – ein Kältekreis mit 8 bis 10 kW Leistung bei einer maximalen Füllmenge von 150 g Kältemittel – seien damit auch unter realen Einsatzbedingungen erreichbar.

Auch der bisher zweitbeste Kältekreis im Testprogramm erfüllte mit einer Füllmenge von 164 g Propan bei einer Effizienz von 4,8 und einer Heizleistung von 8,1 kW die Zielvorgaben des Projekts. Hier kam ein herkömmlicher vollhermetischer Verdichter zum Einsatz.

Neben dem Verdichter arbeitet das Forschungsteam bereits an weiteren Stellschrauben, um die Kältemittelmenge zu senken: Das innere Volumen der Wärmeübertrager und die benötige Ölmenge werden reduziert, auch Zusatzbauteile wie Sensoren werden auf das Nötigste beschränkt. Die Rohrleitungen werden außerdem so kurz wie möglich gehalten, um die inneren Volumina zu reduzieren.

Ausblick

Aus der in den Kreuztests gewonnenen Datenbasis wollen die Forscher nun methodische Zusammenhänge ableiten, damit kältemittelreduzierte Wärmepumpen zukünftig mit weniger Aufwand ausgelegt werden können. Die Polytechnische Universität von Valencia entwickelt dafür mit ihrer Software »IMST-Art« ein Werkzeug für simulative Voraussagen. Während der Messkampagne werden die Simulationsergebnisse mit den tatsächlichen Messwerten abgeglichen; die Software wird so laufend verbessert.