Fraunhofer ontwikkelt efficiënte elektrocalorische warmtepompen
- Details
- Hits: 5981
warmtepompen werken tegenwoordig bijna uitsluitend op basis van compressortechnologie. Compressornl hebben schadelijke koelmiddelen nodig. Tegen deze achtergrond ontwikkelen zes Fraunhofer-instituten In het hoofdproject "Elkawe" van Fraunhofer, zeer efficiënte elektro-thermische warmtepompen die het doen zonder schadelijke koudemiddelen.
Solid state warmtepompen, waaraan elektrocalorische systemen tellen, werk met onschadelijke vloeistoffen zoals water. Calorische systemen zijn ook stil, wat bijvoorbeeld belangrijk is voor de airconditioning van elektrische voertuigen. Eerdere bevindingen geven ook aanleiding om aan te nemen dat elektrocalorische warmtepompen qua efficiëntie superieur zullen zijn aan compressortechnologie. "We zien een mogelijkheid om op de lange termijn compressorgebaseerde warmtepompen volledig te vervangen", zegt prof. Karsten Buse, directeur van het Fraunhofer IPM, die de leiding heeft over het project. »Volgens de kennis die we tot nu toe op dit gebied hebben kunnen opdoen, kan elektrocalorische technologie een disruptief potentieel hebben voor verwarmings- en koeltechnologie.«
Elektrocalorische warmtepompen beloven een aanzienlijk hogere efficiëntie, en daarom worden warmtepompen steeds vaker gebruikt airconditioning bouwen zal dragen. In de koeltechniek richtte het onderzoeksteam zich vooral op industriële koeltechniek, voertuigairconditioning, server- en schakelkastkoeling en laboratoriumkoelkasten in zicht. In principe is de technologie ook geschikt voor huishoudelijke koeltechniek.
Warmtepomp gemaakt van keramische elektrocalorische materialen
De wetenschappers zullen Materiaal- en systeemstructuur werk om het ontwrichtende potentieel van de technologie aan te tonen. Fraunhofer IKTS heeft uitgebreide ervaring met keramische elektrocalorische materialen en coatings. Fraunhofer IAP en LBF dragen knowhow bij voor de ontwikkeling van polymeermaterialen, die verder worden ontwikkeld voor gebruik in elektrocalorische warmtepompen. Fraunhofer FEP ontwikkelt speciale coatings voor het isoleren en functionaliseren van de componenten.
de Fraunhofer LBF Naast de functionele polymeren wordt ook gekeken naar de levensduur en betrouwbaarheid van de materialen en systemen. Fraunhofer IAF gaat de elektrische aansturing voor de warmtepompen ontwikkelen. Materiaal en componenten moeten duurzaam stabiel, voldoende beschikbaar, goedkoop en niet in de laatste plaats onschadelijk zijn. Al deze competenties worden samengebracht om een volledig nieuwe systeembenadering te implementeren, gepatenteerd door Fraunhofer IPM: deze beoogt de warmteoverdracht te realiseren door een combinatie van verdamping en condensatie van een onschadelijke vloeistof in zogenaamde heatpipes met een thermische diode.
De warmteafvoer is tot nu toe een knelpunt gebleken met betrekking tot de efficiëntie van elektrocalorische systemen: hoe sneller het gebeurt, hoe krachtiger de pomp. Uit voorstudies blijkt dat dit met het nieuwe concept veel sneller kan. De systemen werken zonder actief pompen en bereiken zo een cyclusfrequentie die vele malen hoger is dan die van eerdere systemen. Het team streeft naar een demonstrator met een vermogen van 100 W en een temperatuurbereik van 30 K in vier jaar.