Robert Klatt
Propan ist ein klimafreundliches Kältemittel in Wärmepumpen, brennt aber leicht. Ein neues System reduziert die benötigte Propanmenge stark und stellt damit einen Effizienzrekord auf.
Freiburg bei Breisgau (Deutschland). Bereits geringe Temperaturunterschiede reichen aus, um mit einer Wärmepumpe ein Gebäude zu heizen oder zu kühlen. Das dazu verwendete spezielle Kältemittel ist jedoch sehr klimaschädlich, weil es wie die meisten anderen Kältemittel auch aus fluorierten Kohlenwasserstoffen besteht. Eine mögliche Alternative ist Propan, ein Gas mit sehr guten thermodynamischen Eigenschaften und einer deutlich geringeren Treibhauswirkung als gängige Kältemittel.
Die hohe Brennbarkeit des Gases ist jedoch problematisch und verhindert bisher die industrielle Nutzung als Kältemittel in Wärmepumpen. Ein Konsortium aus Wärmepumpenherstellern und Wissenschaftlern des Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE (Fraunhofer ISE) arbeitet im Forschungsprojekt LC150 (low charge 150 g) deshalb daran, Wärmepumpen mit einem Minimum an Propan effizient betreiben zu können.
Seit Oktober 2021 arbeiten die Forscher des Fraunhofer ISE an unterschiedlichen Prototypen für Sole-Wärmepumpen, bei denen einzelne Komponenten wie Verdampfer, Verdichter, Kondensatoren, Wärmeübertrager und Expansionsventile in unterschiedlichen Konstellationen zwei Wochenlang im Dauerbetrieb erprobt wurden.
Dabei stellten die Wissenschaftler einen neuen Effizienzrekord für Wärmepumpen mit Propan auf. Der beste Prototyp benötig lediglich 124 Gramm Propan für eine Heizleistung von 12,8 Kilowatt, hat also einen Kältemittelbedarf von etwa zehn Gramm pro Kilowatt. Herkömmliche Wärmepumpen benötigen etwa 60 Gramm Propan pro Kilowatt.
Bisher ist der Rekord-Wärmepumpe noch nicht marktreif, weil der verwendete Effizienzrekord nicht für den Dauerbetrieb konzipiert wurde. Laut Projektmanager Clemens Dankwerth arbeiten die Industriepartner jedoch bereits an einer Lösung.
„Der Hersteller arbeitet aber bereits an vollhermetischen Verdichtern mit längerer Lebenszeit.“
Zudem erforscht das Projektteam weitere Möglichkeiten, um die benötige Propanmenge zu reduzieren, darunter möglichst kurze Rohrleitungen und kleine Volumen der Wärmeübertrager, um so das innere Volumen der Wärmepumpe zu minimieren. Das Ziel ist ein unter realen Einsatzbedingungen nutzbarer Kältekreis mit acht bis zehn Kilowatt Leistung und maximal 150 Gramm Propan.
