HEMPs – Hocheffiziente Mikro-Power Konverter für neuartige Wärmepumpen

Die Kombination von Turbinen und Generatoren findet großtechnisch Anwendung in der Energiegewinnung aus Wasserkraft und Windkraft. Durch einen Forschungsauftrag der European Space Agency ist es uns mit Hilfe spezieller Herstellungsverfahren gelungen, ein Energiegewinnungssystem für miniaturisierte Weltraumantriebssysteme im Mikrobereich zu entwickeln. Dadurch wird der Gesamtwirkungsgrad des Systems um ca. 10 % verbessert. Das Kernstück des gesamten Systems ist dabei eine nur 30 mm große Turbinenschaufel, die mit Hilfe eines speziellen Laserbearbeitungsverfahrens hergestellt wurde. Aufgrund der besonderen Eigenschaften des Mediums ist die Schaufel als neuartiges Hybridsystem (Kombination aus Gas und Wasserturbine) ausgeführt. Eine Leistung von 180 Watt bei 66.000 Umdrehungen pro Minute ist mit diesem System schon erreicht worden. Durch erfolgreiche Tests mit CO2 konnten neue terrestrische Anwendungsgebiete wie der Einsatz in umweltfreundlichen CO2-Wärmepumpen identifiziert werden. Aufgrund des innovativen Charakters ist dieses Projekt u. a. für den Karl Ritter von Ghega – Preis 2009 in der Kategorie „Innovationsprojekte niederösterreichischer Forschungseinrichtungen“ nominiert worden. Mit unseren Mikroturbinen könnte es z.B. möglich sein, das Drosselventil einer Wärmepumpe zu ersetzen und dabei Strom zu produzieren. Ein weiteres Anwendungsgebiet sind neuartige FCKW-freie Klimaanlagen, da sie auf einem ähnlichen technischen Prinzip basieren wie Wärmepumpen. Insgesamt gesehen kann mit einem flächendeckenden Einsatz miniaturisierter Energiekonverter die Effizienz von Klimasystemen deutlich verbessert werden, was wiederum zu einer Schonung von Ressourcen und einer Minderung der CO2-Emmissionen führt. Ziel dieser technischen Durchführbarkeitsstudie ist die Vorbereitung der Experimentellen Entwicklung einer Mikroturbine zur Energierückgewinnung in neuartigen CO2-Wärmepumpen. Dabei soll mit Hilfe modernster Simulations- und Berechnungstools das vorhandene miniaturisierte System analysiert und an die Anforderungen einer Wärmepumpe angepasst werden. Eine Wirtschaftlichkeitsanalyse soll die Kosten und das Einsparungspotential für die jeweils gängigen Leistungsklassen von Wärmepumpen (2 – 200 kW Heizleistung) identifizieren. Ein weiterer Punkt beschäftigt sich mit den Einsatzmöglichkeiten für Klimaanlagen mit speziellem Augenmerk auf mobile Applikationen. Am Ende des Projektes sollen in einer Roadmap die organisatorische Umsetzung, die wirtschaftliche und technische Machbarkeit und deren zeitliche Umsetzung und die benötigten Zertifizierungen dargestellt werden. Dies sind Grundvoraussetzungen für eine weitere erfolgreiche experimentelle Entwicklung und frühzeitige Ausrichtung auf einen zukünftigen Markt.