Das vorgeschlagene Projekt zielt darauf ab, sehr hohe Temperaturwärmepumpen (BCMAT) mit industriellen thermischen Abfällen unter 90 °C zu entwickeln, um sie effizient in Nutzwärme bei Temperaturen von bis zu 150 °C umzuwandeln. Es ist ein Projekt in Zusammenarbeit zwischen einem technologiebasierten Unternehmen, das sich auf die Neubewertung von industriellen Abwärme- und Hochdruck-Volumensystemen spezialisiert hat, und einem Forschungszentrum, das sich auf Dampfkompressionssysteme und neue Arbeitsflüssigkeiten mit geringem Treibhauspotenzial (PCA) spezialisiert hat. Wenn die Abwärme der Industrie größer als 150 °C ist, kann sie direkt in Form von Wärme für Produktionsprozesse oder für deren Umwandlung in Strom verwendet werden. In verschiedenen Industriezweigen wird jedoch die Emission großer Abwärmemengen bei Temperaturen von 80-90 °C nachgewiesen, zu denen der thermische Leistungsbedarf für ihre Produktionsprozesse bei höheren Temperaturen bis zu 150 °C verbunden ist. All dies führt dazu, dass es nicht direkt verwendet werden kann und am Ende in die Atmosphäre emittiert wird. Die Technologie von BCMAT würde es ermöglichen, diesen thermischen Abfall zu recyceln und in Nutzwärme umzuwandeln und so den Einsatz fossiler Brennstoffe für die Wärmeerzeugung zu ersetzen. Derzeit beschränken sich die bestehenden Wärmepumpen auf dem Markt für industrielle Anwendungen auf die Herstellung von Temperaturen unter 90 °C und unter kalten Fokustemperaturen von bis zu 40-50 °C. Die Entwicklung der BCMAT-Anlage, die als kalte Fokustemperaturen bis zu 90 °C und zur Erzeugung von Nutzwärme über 100 °C (bis zu 150 °C) mit umweltfreundlichen Kältemitteln geeignet ist, würde die Schaffung eines neuen Industrieprodukts mit großen Nutzungsaussichten darstellen, das dazu beitragen würde, die industrielle Energieeffizienz zu erhöhen und die CO2-Emissionen zu senken. In der vorgeschlagenen technologischen Entwicklung werden zuvor die Designanforderungen des BCMAT-Teams auf der Grundlage der Charakterisierung industrieller Abwärmequellen und des nützlichen Wärmebedarfs für die Produktionsprozesse der gleichen Industriezweige untersucht und die Grundlagen für das Design des zu entwickelnden Teams geschaffen. In der technologischen Herausforderung, die vorgeschlagen wird, um das BCMAT-Team zu erreichen, schließt sich die Erfahrung der Teilnehmer an, sich den wichtigsten Herausforderungen dieser Technologie zu stellen, die durch die Auswahl von Konfiguration und Arbeitsflüssigkeit, die Entwicklung der Hochtemperaturtechnologie, den Bau, die Charakterisierung und die Optimierung eines Prototyps gehen, um einen wettbewerbsfähigen vorindustriellen Prototyp zu erreichen. Nach der Festlegung der Konstruktionsgrundlagen wird das konfigurationskühlende Binomial bestimmt, da beide Faktoren die Energieeffizienz des Systems (COP) direkt beeinflussen. Es werden Konfigurationen zur Steigerung der Effizienz ohne übermäßige Komplexität und Hochtemperatur-Kältemittel auf Basis von HFOs (hydrofluoroolefins) mit Null-Ozon-Abbaupotenzial und mit niedrigen GWP-Werten analysiert. Dazu werden Simulationen mit eigener Software durchgeführt, um Konfigurationen unter Betriebsbedingungen auszuwerten und kühler zu gestalten. Für das Kompressionssystem verfügt das führende Unternehmen des Projekts über eine technologische Basis für seine Entwicklung, basierend auf den derzeit entwickelten Dampfausdehnungssystemen, die sich an die Anforderungen der Verdichtungsgeschwindigkeit anpassen müssen, die in der Anwendung erforderlich sind. Schließlich werden wir mit dem Entwurf und dem Bau des BCMAT-Prototyps fortfahren und die Technologie der am besten geeigneten Bestandteile auswählen. Dieser Prototyp wird experimentell in einem breiten Spektrum von Produktionstemperaturen und kaltem Fokus charakterisiert und optimiert, um den vorwettbewerblichen Industrieprototyp zu charakterisieren und zu optimieren.
