Thermodynamische Kreisprozesse

Der weltweit wachsende Energiebedarf und die Nutzung fossiler Energieträger führen zu einer Erhöhung des Kohlendioxidanteils in der Erdatmosphäre und einem Wandel des Klimas, dessen Auswirkungen schon heute durch extreme Wetterereignisse zu spüren sind. Auf der UN-Klimakonferenz 2015 in Paris einigten sich die teilnehmenden Staaten daher darauf, die globale Erwärmung bezogen auf das Niveau vor Beginn der Industrialisierung möglichst auf 1,5 K zu begrenzen. Hierfür ist weltweit eine deutliche Reduzierung der CO₂-Emissionen notwendig.

Die Thermodynamik spielt in Forschung und Entwicklung der Energie- und Verfahrenstechnik eine wichtige Rolle. Sie liefert mit dem ersten und zweiten Hauptsatz die Werkzeuge zur Bilanzierung von Prozessen und damit zur Identifizierung von Optimierungspotentialen. Dabei stehen hauptsächlich Kreisprozesse im Vordergrund, die der Umwandlung und damit Nutzbarmachung von Energie dienen. Diese Anlagen sind allgegenwärtig - ob als Kühlschrank, Heizungssystem oder Kraftwerk. Ohne sie wäre zivilisiertes Leben nicht vorstellbar.

Neben der Modellierung bzw. Auslegung dieser Kreisprozesse werden am IfT experimentelle Untersuchungen an ORC-, Kältemaschinen- und Wärmepumpenprozessen durchgeführt, die den Fokus sowohl auf die einzelnen Apparate als auch die eingesetzten Arbeitsfluide richten.

• Auslegung und experimentelle Untersuchung einer ORC-Anlage zur Umwandlung von Abwärme in mechanische Leistung
• Modellierung und experimentelle Analyse unterschiedlicher Arbeitsfluide im ORC-Kreisprozess
• Steigerung der Energieeffizienz einer industriellen Kälteanlage (Chiller)
• Modellbasierte und experimentelle Untersuchung einer Kompressions-Wärmepumpe mit Lösungskreislauf für den industriellen Einsatz zur Aufwertung von Abwärme
• Entwicklung von Anlagenregelungen und -regelkonzepten
• Magnetokalorische Wärmepumpen