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Energieforschungsplan EVUPLAN, Trinkwassererwärmung mit Wärmepumpen - energieeffizient und hygienisch unbedenklich

Wärmepumpen haben sich in nahezu allen Szenarien als Schlüsseltechnik für Dekarbonisierung des Gebäudebestandes erwiesen. Eine besondere Herausforderung ist die energieeffiziente Trinkwassererwärmung, insbesondere in größeren Gebäuden mit zentraler Warmwasserversorgung. Der Zielkonflikt zwischen Klimaschutz/Energieeffizienz (niedrige Vorlauftemperaturen) und hygienischen Anforderungen (z.B. Legionellenprävention) führt zu Restriktionen, die den effizienten Betrieb von Wärmepumpen beeinträchtigen können. Das Projekt zielt darauf ab, technische, wirtschaftliche und rechtliche Lösungen für diesen Konflikt zu erarbeiten und zielkompatible Lösungswege (technisches Regelwerk, Genehmigungsverfahren) zu beschreiben. Im Projekt sollen technische Lösungen aufgezeigt werden, wie die Wärmepumpe entlastet werden kann, indem effiziente Lösungen für die höheren Trinkwassertemperaturen (inkl. dezentrale Lösungen) und Legionellenproblematik gefunden werden. Zudem sollte die Wirtschaftlichkeit und die Folgekosten im Betrieb solcher Alternativer untersucht werden (Filter, Stromverbrauch, auch durch Desinfektion etc.). Der Schwerpunkt der Untersuchung soll auf Mehrfamilienhäusern und anderen Gebäuden mit zentraler Trinkwassererwärmung (z.B. Hotels) liegen. Dabei soll im Vorhaben zwischen Neubauten und Bestandsgebäuden unterschieden werden, wobei letztere stärkeren technischen Restriktionen unterliegen, die nicht immer vollständig aufgelöst werden können. Für eine festzulegende Anzahl von Beispielfällen werden dynamische Thermosimulationen durchgeführt und - soweit möglich - mit Praxiserfahrungen abgeglichen. Zusätzlich erfolgt eine trinkwasserhygienische Einordnung dieser Lösungen und - soweit möglich und im jeweiligen Zusammenhang sinnvoll - ergänzende analytische Untersuchungen zur Trinkwasserhygiene. Grundlagen sind aktuelle Forschungsprojekte (z.B. EE+Hyg@TWI, UltraF) und innovative technische Entwicklungen (z.B. Hochtemperatur-Wärmepumpen mit Propan oder CO2 (Text gekürzt)

Methodenentwicklung zur künstlichen Alterung von Propankältekreisen als Voraussetzung für Maßnahmen zur Lebensdauerverlängerung von Wärmepumpen

Aktuell wird die Wärmeversorgung deutscher Haushalte maßgeblich durch Öl- und Gasheizungen bewerkstelligt, was eine starke Abhängigkeit von fossilen Ressourcen bedeutet. Durch ihre Effizienz verhalten sich elektrische Wärmepumpen (WP) deutlich klimafreundlicher und können, wenn mit Strom aus regenerativen Energiequellen betrieben, maßgeblich zur Dekarbonisierung der Wärmeversorgung beitragen. Zusätzlich wird die Nutzung umweltfreundlicher Kältemittel wie z.B. Propan (R290) oder Butan (R600) zunehmend gesetzlich gefördert. Durch die hohe Entzündlichkeit dieser Kältemittel rückt eine dauerhafte, technische Dichtheit ins Zentrum aktueller WP-Entwicklungen. Im Rahmen eines Fraunhofer Plattformprojekts sollen in WP-Resilienz in enger Kooperation mit der Industrie (Hersteller für Haus-WP und Klimagerätehersteller für Schienenfahrzeuge) Methoden zur künstlichen/ beschleunigten Alterung, zielgerichteten Fehlstellenanalyse und Lebensdauerprognose von Propan-Kältekreisen entwickelt werden. Zudem soll eine vereinheitliche Datenbasis für die Risikobewertung von Kältekreisen im Hinblick auf Leckagen und damit verbunden ausströmendes Kältemittel geschaffen werden. Neben Leckagen sollen auch Risiken basierend auf Zündquellen und Unfälle in die Datenbank aufgenommen werden. Durch die zentralen Ergebnisse des Vorhabens soll der Industrie eine Methodik zur Verfügung gestellt werden, um das komplexe Zusammenspiel von Schwingungsanregungen durch den Kompressor, Eigenspannungen nach dem Herstellungsprozess sowie Temperatur- und Druckschwankungen und variierende Umwelteinflüsse (z.B. korrosive Atmosphären) wissenschaftlich und anwendungsnah zu bewerten, wodurch erstmals eine belastbare Lebensdauerabschätzung von hermetischen Kältekreisen möglich wird. Zusätzlich sollen detaillierte Untersuchungen von leckbehafteten Bauteilen eine übersichtliche Datengrundlage zur Durchführung von Risikobewertungen für Kältekreise ermöglichen, die zur Einhaltung gesetzlicher Vorgaben ist.

Schallreduzierte effiziente elektrische Wärmepumpen mit natürlichen Kältemitteln - Mikrokanal-Verdampfer mit geometrischen Adaptionen (TP 1A), Teilvorhaben: Design und Fertigung

Wärmepumpen sind eine der zentralen Lösungen für die klimaneutrale Gebäudeheizung und Klimatisierung der Zukunft. Die Absatzzahlen im Heizungsbereich stiegen in den letzten Jahren in Deutschland stark an, auf 154.000 installierte Geräte im Jahr 2021. Im Neubau wurde jede zweite Heizung mit der Wärmepumpentechnologie umgesetzt. Im Jahr 2021 waren 1,2 Mio. Wärmepumpen in Deutschland im Betrieb. Die überwiegende Zahl dieser Wärmepumpen (70%) nutzen als Wärmequelle die Luft. Steigt ihre Zahl weiter so stark an, wird eine Herausforderung immer zentraler: Die Geräuschentwicklung der Wärmepumpen auf ein Minimum bringen. Diese Herausforderung geht der Projektverbund für Luft/Wasser-Wärmepumpen mit Wärmepumpenherstellern, Komponentenlieferanten und Forschungsinstituten an. Der Projektverbund QUEEN-HP verbindet Methodenentwicklung zur akustischen Analyse und Bewertung von Wärmepumpen und deren Komponenten mit Lösungsentwicklungen in Technologieprojekten mit neuen Komponenten in Wärmepumpen, neuen Formen der Schalldämpfung und innovativen Gerätemodifikationen. Das Technologieprojekt 1A 'Mikrokanal-Verdampfer mit Geometrischen Adaptionen' befasst sich mit Geometrieänderungen an Microchannel Wärmeübertragern für deren Einsatz als Verdampfer mit Kältemittel R290 (Propan) für Luft-Wasser-Wärmepumpen im Heizleistungsbereich von 10kW. Die geometrischen Änderungen am Verteiler und den Lamellen zielen auf eine bessere Verteilung des Kältemittels und langsameres Vereisen des Verdampfers ab. Die Performance mehrerer iterativ optimierter Microchannel-Verdampfer wird experimentell bestimmt. Bei der Vermessung wird eine kombinierte Methode aus u.a. Infrarotaufnahmen, Makrodetailaufnahmen und Messungen des Dampfgehalts eingesetzt, um gezielt geometrische Anpassungen am Verdampfer vornehmen zu können.

Schallreduzierte effiziente elektrische Wärmepumpen mit natürlichen Kältemitteln - Mikrokanal-Verdampfer mit geometrischen Adaptionen (TP 1A)

Wärmepumpen sind eine der zentralen Lösungen für die klimaneutrale Gebäudeheizung und Klimatisierung der Zukunft. Die Absatzzahlen im Heizungsbereich stiegen in den letzten Jahren in Deutschland stark an, auf 154.000 installierte Geräte im Jahr 2021. Im Neubau wurde jede zweite Heizung mit der Wärmepumpentechnologie umgesetzt. Im Jahr 2021 waren 1,2 Mio. Wärmepumpen in Deutschland im Betrieb. Die überwiegende Zahl dieser Wärmepumpen (70%) nutzen als Wärmequelle die Luft. Steigt ihre Zahl weiter so stark an, wird eine Herausforderung immer zentraler: Die Geräuschentwicklung der Wärmepumpen auf ein Minimum bringen. Diese Herausforderung geht der Projektverbund für Luft/Wasser-Wärmepumpen mit Wärmepumpenherstellern, Komponentenlieferanten und Forschungsinstituten an. Der Projektverbund QUEEN-HP verbindet Methodenentwicklung zur akustischen Analyse und Bewertung von Wärmepumpen und deren Komponenten mit Lösungsentwicklungen in Technologieprojekten mit neuen Komponenten in Wärmepumpen, neuen Formen der Schalldämpfung und innovativen Gerätemodifikationen. Das Technologieprojekt 1A 'Mikrokanal-Verdampfer mit Geometrischen Adaptionen' befasst sich mit Geometrieänderungen an Microchannel Wärmeübertragern für deren Einsatz als Verdampfer mit Kältemittel R290 (Propan) für Luft-Wasser-Wärmepumpen im Heizleistungsbereich von 10kW. Die geometrischen Änderungen am Verteiler und den Lamellen zielen auf eine bessere Verteilung des Kältemittels und langsameres Vereisen des Verdampfers ab. Die Performance mehrerer iterativ optimierter Microchannel-Verdampfer wird experimentell bestimmt. Bei der Vermessung wird eine kombinierte Methode aus u.a. Infrarotaufnahmen, Makrodetailaufnahmen und Messungen des Dampfgehalts eingesetzt, um gezielt geometrische Anpassungen am Verdampfer vornehmen zu können.

Schallreduzierte effiziente elektrische Wärmepumpen mit natürlichen Kältemitteln - Mikrokanal-Verdampfer mit geometrischen Adaptionen (TP 1A), Teilvorhaben: Kältemittelverteilung und Vermessung

Wärmepumpen sind eine der zentralen Lösungen für die klimaneutrale Gebäudeheizung und Klimatisierung der Zukunft. Die Absatzzahlen im Heizungsbereich stiegen in den letzten Jahren in Deutschland stark an, auf 154.000 installierte Geräte im Jahr 2021. Im Neubau wurde jede zweite Heizung mit der Wärmepumpentechnologie umgesetzt. Im Jahr 2021 waren 1,2 Mio. Wärmepumpen in Deutschland im Betrieb. Die überwiegende Zahl dieser Wärmepumpen (70%) nutzen als Wärmequelle die Luft. Steigt ihre Zahl weiter so stark an, wird eine Herausforderung immer zentraler: Die Geräuschentwicklung der Wärmepumpen auf ein Minimum bringen. Diese Herausforderung geht der Projektverbund für Luft/Wasser-Wärmepumpen mit Wärmepumpenherstellern, Komponentenlieferanten und Forschungsinstituten an. Der Projektverbund QUEEN-HP verbindet Methodenentwicklung zur akustischen Analyse und Bewertung von Wärmepumpen und deren Komponenten mit Lösungsentwicklungen in Technologieprojekten mit neuen Komponenten in Wärmepumpen, neuen Formen der Schalldämpfung und innovativen Gerätemodifikationen. Das Technologieprojekt 1A 'Mikrokanal-Verdampfer mit Geometrischen Adaptionen' befasst sich mit Geometrieänderungen an Microchannel Wärmeübertragern für deren Einsatz als Verdampfer mit Kältemittel R290 (Propan) für Luft-Wasser-Wärmepumpen im Heizleistungsbereich von 10kW. Die geometrischen Änderungen am Verteiler und den Lamellen zielen auf eine bessere Verteilung des Kältemittels und langsameres Vereisen des Verdampfers ab. Die Performance mehrerer iterativ optimierter Microchannel-Verdampfer wird experimentell bestimmt. Bei der Vermessung wird eine kombinierte Methode aus u.a. Infrarotaufnahmen, Makrodetailaufnahmen und Messungen des Dampfgehalts eingesetzt, um gezielt geometrische Anpassungen am Verdampfer vornehmen zu können.

Vereinfachte Herstellung von Katalysator-beschichteten Membranen für die hocheffiziente Wasserelektrolyse und Brennstoffzelle, Teilvorhaben: CCM und Membran-Charakterisierung

Entwicklung eines energieeffizienten Depolymerisationsverfahrens für polyolefinhaltige Kunststoffabfälle mit Hilfe von Katalysatoren zur direkten Herstellung von Polymeren für Kunststoffneuware, Teilvorhaben 6: Standortspezifische Technologieintegration

Methodenentwicklung zur künstlichen Alterung von Propankältekreisen als Voraussetzung für Maßnahmen zur Lebensdauerverlängerung von Wärmepumpen, Methodenentwicklung zur künstlichen Alterung von Propankältekreisen als Voraussetzung für Maßnahmen zur Lebensdauerverlängerung von Wärmepumpen

Aktuell wird die Wärmeversorgung deutscher Haushalte maßgeblich durch Öl- und Gasheizungen bewerkstelligt, was eine starke Abhängigkeit von fossilen Ressourcen bedeutet. Durch ihre Effizienz verhalten sich elektrische Wärmepumpen (WP) deutlich klimafreundlicher und können, wenn mit Strom aus regenerativen Energiequellen betrieben, maßgeblich zur Dekarbonisierung der Wärmeversorgung beitragen. Zusätzlich wird die Nutzung umweltfreundlicher Kältemittel wie z.B. Propan (R290) oder Butan (R600) zunehmend gesetzlich gefördert. Durch die hohe Entzündlichkeit dieser Kältemittel rückt eine dauerhafte, technische Dichtheit ins Zentrum aktueller WP-Entwicklungen. Im Rahmen eines Fraunhofer Plattformprojekts sollen in WP-Resilienz in enger Kooperation mit der Industrie (Hersteller für Haus-WP und Klimagerätehersteller für Schienenfahrzeuge) Methoden zur künstlichen/ beschleunigten Alterung, zielgerichteten Fehlstellenanalyse und Lebensdauerprognose von Propan-Kältekreisen entwickelt werden. Zudem soll eine vereinheitliche Datenbasis für die Risikobewertung von Kältekreisen im Hinblick auf Leckagen und damit verbunden ausströmendes Kältemittel geschaffen werden. Neben Leckagen sollen auch Risiken basierend auf Zündquellen und Unfälle in die Datenbank aufgenommen werden. Durch die zentralen Ergebnisse des Vorhabens soll der Industrie eine Methodik zur Verfügung gestellt werden, um das komplexe Zusammenspiel von Schwingungsanregungen durch den Kompressor, Eigenspannungen nach dem Herstellungsprozess sowie Temperatur- und Druckschwankungen und variierende Umwelteinflüsse (z.B. korrosive Atmosphären) wissenschaftlich und anwendungsnah zu bewerten, wodurch erstmals eine belastbare Lebensdauerabschätzung von hermetischen Kältekreisen möglich wird. Zusätzlich sollen detaillierte Untersuchungen von leckbehafteten Bauteilen eine übersichtliche Datengrundlage zur Durchführung von Risikobewertungen für Kältekreise ermöglichen, die zur Einhaltung gesetzlicher Vorgaben ist.

Bioökonomie International 2022: Aromatische Plattformchemikalien aus biobasierten nachwachsenden Rohstoffen

Sulfurierte Polymere mit hohem Anteil an kovalent-gebundenem Schwefel zur Realisierung anwendungsnaher Lithium-Schwefel Batterien, KovaLiS - Sulfurierte Polymere mit hohem Anteil an kovalent-gebundenem Schwefel zur Realisierung anwendungsnaher Lithium-Schwefel Batterien

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