3D-gedruckte Wärmeübertrager
06.03.2025Die globale Energielandschaft wächst rasant – ebenso wie der Bedarf an effizienter, flexibler und nachhaltig erzeugter Energie. Um sowohl die Versorgungssicherheit als auch die Stabilität der Energiesysteme zu gewährleisten, sind disponierbare Erzeugungseinheiten und innovative Energiespeichersysteme entscheidend. In diesem Zusammenhang haben sich überkritische Kohlendioxid (sCO₂)-Stromkreisläufe als bahnbrechende Alternative zu herkömmlichen Wasser-Dampf-Kreisläufen etabliert, da sie nicht nur effizienter arbeiten, sondern auch kompakter sind. Kelvion (www.kelvion.com) ist offizieller Partner des ESCO-Forschungsprojekts, das die Optimierung der sCO₂-Kreislauftechnologie für industrielle Anwendungen vorantreibt. Im Rahmen dieser Initiative entwickelt Kelvion 3D-gedruckte Wärmeübertrager-Prototypen aus speziell für sCO₂-Systeme konzipierten Hochleistungsmaterialien.
Bild: Kelvion
Im Gegensatz zu herkömmlichen Dampfturbinen sind Turbomaschinen mit überkritischem CO₂ kompakter und erfordern eine hocheffiziente Wärmerückgewinnung. Die einzigartigen Eigenschaften von sCO₂ erfordern eine präzise aerodynamische Optimierung, fortschrittliche Dichtungs- und Lagertechnologien sowie Materialien, die extremen Drücken und Temperaturen standhalten.
Durch 3D-Topologieoptimierung und den Einsatz von hochmodernen Materialien entwickelt Kelvion Hochleistungswärmeübertrager, die auf diese anspruchsvollen Bedingungen zugeschnitten sind. Der Einsatz des 3D-Drucks ermöglicht nicht nur eine größere Designflexibilität, sondern verspricht auch deutlich kürzere Produktionszeiten im Vergleich zu herkömmlichen Herstellungsverfahren. Sobald sich dieses Verfahren als praxistauglich erwiesen hat, kann es in großem Maßstab kommerzialisiert und in der Industrie eingesetzt werden.
Umwandlung energieintensiver Industrien
Während Wasser-Dampf-Kreisläufe in der Stromerzeugung gut etabliert und weit verbreitet sind, führt die Energiewende zu einem wachsenden Interesse an alternativen Technologien wie sCO₂. In der Vergangenheit war die Nachfrage nach sCO₂-Systemen, insbesondere in Europa, begrenzt. Der wachsende Bedarf an höherer Effizienz und geringerer Umweltbelastung führt jedoch zu einer Verschiebung dieser Dynamik.
Überkritische CO₂-Kraftwerke bieten dabei mehrere Vorteile:
- Höherer Wirkungsgrad im Vergleich zu herkömmlichen Systemen.
- Kleinere, kompaktere Komponenten, die das Systemdesign vereinfachen und die Kosten senken.
- Minimaler Wasserverbrauch
Diese Vorteile machen die sCO₂-Technologie zu einer transformativen Lösung für Bereiche wie Abwärmerückgewinnung, Geothermie, solarthermische Anwendungen und thermische Energiespeichersysteme.
