LDAC-Anlagen - Kondensatvermeidung an Rohrleitungen durch Absenkung der Raumluftfeuchte mit Absorptionsanlagen

Hintergrund

In Gasdruckregelanlagen (GDRA) wird Erdgas von einem höheren auf ein niedrigeres Druckniveau entspannt. Die Druckabsenkung hat eine starke Temperaturabsenkung des Erdgases zur Folge. Zur Vermeidung von zu niedrigen Erdgastemperaturen und zur Reduzierung von Kondensatbildung an den Rohrleitungen wird das Erdgas vor dem Entspannungsprozess in einer Vorwärmanlage erwärmt. In vielen Anlagen wird die Erdgastemperatur nach der Entspannung ohne Taupunktregelung konstant auf 10°C geregelt. Diese Vorwärmung ist energetisch aufwändig.

Eine erhebliche Energieeinsparung kann erzielt werden, indem die Zieltemperatur des Gases, die nach dem Entspannungsprozess erreicht werden soll, abgesenkt wird. Im Forschungsprojekt soll untersucht werden wie dies durch die Entfeuchtung der Raumluft in Kombination mit einer Taupunktregelung realisiert werden kann. Das zu erwartende Energieeinsparpotential ist groß, da der Energiebedarf für die Raumluftentfeuchtung in der Regel deutlich geringer ist als für die Erdgaserwärmung. Das Energieeinsparpotential ist abhängig vom Gasdurchsatz, Luftfeuchte, Raumvolumen, Luftwechselzahl und der eingesetzten Entfeuchtungstechnologie.

Prinzip der Luftentfeuchtung mittels einer Flüssigsorptionsanlage
Anwendung der Flüssigsorptionsanlage für die Luftentfeuchtung in GDRA

Kurzbeschreibung

Im Forschungsvorhaben soll eine offene Absorptionsanlage zur Raumluftentfeuchtung (liquid desiccant air conditioning, LDAC) in der Gasdruckregelanlage Neu-Eichenberg installiert und erprobt werden. Bei der LDAC-Anlage handelt es sich um eine innovative Pilotanlage, in der eine hygroskopische Flüssigkeit (z.B. Salzlösung) zur Luftentfeuchtung verwendet wird. Die LDAC-Anlage besteht aus den Hauptkomponenten Absorber, Regenerator und Speicher, sowie zusätzlichen Wärmeübertragern. Im Absorber wird die Zuluft mittels der Salzlösung entfeuchtet. Die dabei freiwerdende Wärme kann über Kühlwasser abgeführt werden, um die Entfeuchtungsleistung zu erhöhen. Die durch Wasseraufnahme wiederum verdünnte Salzlösung wird nach dem Absorptionsprozess zwischengespeichert und anschließend im Regenerator mit z.B. solarer Niedertemperaturwärme (60-80°C) aufkonzentriert (regeneriert). Die GDRA Neu-Eichenberg verfügt über eine 135 m2 große thermische Solaranlage, welche bereits einen Anteil der Gasvorwärmung regenerativ abdeckt. Da eine Luftentfeuchtung den Wärmebedarf für die Gasvorwärmung deutlich reduziert, kann voraussichtlich auch ein Teil des Wärmebedarfs der LDAC-Anlage solar abgedeckt werden.

Im Forschungsvorhaben wird zunächst die LDAC-Anlage im Labor systematisch untersucht und anschließend im Feldtest in der GDRA Neu-Eichenberg unter realen Betriebsbedingungen über einen längeren Zeitraum getestet. Hierbei werden alle relevanten Temperaturen, Feuchten, Drücke, Stoffströme und Energieverbräuche kontinuierlich erfasst.

Auf Grundlage der Labor- und Feldtestuntersuchungen sollen darüber hinaus numerische Modelle des Absorptionsprozesses und der Gesamtanlage weiterentwickelt und validiert werden. Ein Systemmodell der LDAC-Anlage einschließlich des Gebäudes soll erstellt werden und zur Ermittlung von Energieeinsparpotentialen anhand von Jahressimulationen führen. Darüber hinaus soll eine Ist-Analyse des Anlagenbestands in GDRA durchgeführt werden, um eine gute Übertragbarkeit zu gewährleisten. Des Weiteren soll ein quantitativer Vergleich verschiedener Entfeuchtungstechnologien für unterschiedliche Randbedingungen unter energetischen und wirtschaftlichen Betrachtungen erfolgen und die Potentiale der einzelnen Entfeuchtungstechnologien in Abhängigkeit von der Art der Anwendung (z.B. GDRA, Gewächshäuser, Schwimmbäder, landwirtschaftliche Trocknung, etc.,) charakterisiert werden.

Ziel des Forschungsprojektes ist es, eine Technologie zu entwickeln, die zu erheblichen Energieeinsparungen bei der Bereitstellung von Erd- und Synthesegas führt. Insbesondere soll ein Teil der verwendeten fossilen Energieträger durch erneuerbare Energien (Solarwärme) substituiert werden. Des Weiteren soll die Technologie zur Vermeidung von Korrosion an Rohrleitungen sowie Feuchteschäden am Gebäude beitragen. Die im Forschungsprojekt gesammelten Messergebnisse und die daraus entwickelten Modelle sollen eine Übertragbarkeit des Konzepts auf andere GDRA gewährleisten und es ermöglichen, die Energieeinsparpotentiale durch den Einsatz von LDAC-Anlagen in andern Gasdruckregelanlagen quantitativ zu benennen. Das Projekt wird aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) für Hessen gefördert.

Laufzeit

1.9.2019 bis 30.06.2023

Förderung

Gefördert durch Mittel aus dem Europäischen Fond für regionale Entwicklung (EFRE).

www.efre.hessen.de