Sammendrag
Der bei der Trocknung im Brüdendampf erzeugte Wasserdampf wird in industriellen Anlagen aufgrund seiner relativ geringen Temperatur nicht weiter verwertet. Die vorliegende Arbeit basiert auf einer industriellen Trocknungsanlage für Tierfutter, bei welcher 10 Tonnen Wasser pro Stunde ausgetrocknet/verdampft werden. Es werden zwei Systeme energetisch analysiert, in denen der überschüssige Brüden zur Erwärmung des Treibdampfes für die Trocknung herangezogen wird. Im ersten, offenen System ersetzt der Trocknungsprozess den Verdampfer eines Wärmepumpensystems, während im zweiten, geschlossenen System der Brüden direkt im Verdampfer des Wärmepumpensystems kondensiert. Beide Systeme nutzten hierzu Wasser (R718) als Kältemittel. Die Analyse basiert auf dem Kompressionsprinzips eines Turboladers oder Turbokompressors. Die erzielbaren Druckdifferenzen des einzelnen Turbokompressors erfordert eine dreistufige Kompression.
Am energieeffizientesten ist das offene System, bei dem der Dampf aus der Trocknung direkt komprimiert wird (COP von 3,84). Beim geschlossenen Wärmepumpensystem wird der Brüden aus der Trocknung zuerst im Verdampfer des Wärmepumpensystems kondensiert, was den COP auf 3,31 verringert. Es wird hierbei jedoch das Risiko von Verunreinigungen im Kompressor umgangen. Die Trocknungseffektivität des offen Systems beträgt 0,19 kWh kg-1 verdampften Wassers während beim geschlossen System 0,22 kWh kg-1 aufgebracht werden müssen. Gegenüber dem herkömmlichen System (0,79 kWh kg-1) ist dies jedoch eine Einsparung von knapp 75%. Die thermischen Verluste des zusätzlichen Wärmetauscher im geschlossenen System und die höhere Druckdifferenz wirken sich nachteilig auf die Effizienz aus (gegenüber dem offenen System). Energierückgewinnung mittels Brüden-Kompression basierend auf Turbokompressoren dürfte sich ersten Einschätzungen zufolge bereits nach wenigen Monaten amortisieren, da geringe Investitionskosten anfallen.
Am energieeffizientesten ist das offene System, bei dem der Dampf aus der Trocknung direkt komprimiert wird (COP von 3,84). Beim geschlossenen Wärmepumpensystem wird der Brüden aus der Trocknung zuerst im Verdampfer des Wärmepumpensystems kondensiert, was den COP auf 3,31 verringert. Es wird hierbei jedoch das Risiko von Verunreinigungen im Kompressor umgangen. Die Trocknungseffektivität des offen Systems beträgt 0,19 kWh kg-1 verdampften Wassers während beim geschlossen System 0,22 kWh kg-1 aufgebracht werden müssen. Gegenüber dem herkömmlichen System (0,79 kWh kg-1) ist dies jedoch eine Einsparung von knapp 75%. Die thermischen Verluste des zusätzlichen Wärmetauscher im geschlossenen System und die höhere Druckdifferenz wirken sich nachteilig auf die Effizienz aus (gegenüber dem offenen System). Energierückgewinnung mittels Brüden-Kompression basierend auf Turbokompressoren dürfte sich ersten Einschätzungen zufolge bereits nach wenigen Monaten amortisieren, da geringe Investitionskosten anfallen.