F&E Aktivitäten

Reibleistungsverluste in schnelldrehenden CO₂-gekühltem Elektromotor

CO₂ gewinnt als Arbeitsmittel in Wärmepumpen zunehmend an Bedeutung. Bisher am Markt verfügbare Kompressoren für mit CO₂ betriebene Wärmepumpen sind entweder Kolben- oder Schraubenverdichter. Beide Technologien haben den inhärenten Nachteil des Eintrages von Öl in das Arbeitsmittel. Dieses Öl mindert den Wärmeübergang in Kondensator und Verdampfer und verschlechtert damit die Leistungsziffer. Eine denkbare Alternative stellen in CO₂ gasgelagerte mehrstufige Radialverdichter dar. Die für gängige Wärmepumpenbaugrößen erforderlichen Leistungen und Wirkungsgrade führen zu Hochdrehzahl-Konzepten mit CO₂-gekühltem elektrischem Antrieb.

Von wesentlicher Bedeutung für die Auslegung derartiger elektrischer Antriebe ist die Bestimmung der Reibleistungsverluste zwischen Rotor und Stator des Elektromotors. In der frei verfügbaren Literatur existieren hierzu bisher keine Daten mit CO₂ als Arbeitsmedium und gleichzeitig hohen Spalt-Reynolds-Zahlen, wie sie aus den hohen Drehzahlen des Radialverdichters resultieren. Im Rahmen eines vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Verbundforschungsvorhabens wird hierzu am Institut für Angewandte Thermo- und Fluidmechanik ein Prüfstand entwickelt, der die experimentelle Erfassung der Reibleistungsverluste zwischen Rotor und Stator sowie der Druckverluste der CO₂-Durchströmung erlaubt. Die Messdaten werden zur Erstellung von Korrelationen genutzt, die ihrerseits in die Auslegung des Elektroantriebes einfließen.

Regenerative Energien

Das Institut befasst sich mit verschiedenen Fragen und Formen der effizienten und nachhaltigen Nutzung von Energie. Einen besonderen Schwerpunkt bildet dabei die Nutzung von Solarenergie zur Erzeugung von Kälte. Auf diesem Fachgebiet werden verschiedene Konzepte und Komponenten untersucht und erprobt.