Viện Max Planck ở Magdeburg đang tiến hành nghiên cứu về một hệ thống lưu trữ năng lượng bền vững. LAUDA cung cấp cho nó hệ thống kiểm soát nhiệt độ cần thiết.

Đức đã thực hiện một số bước để chuyển đổi năng lượng và đến năm 2050, sản lượng điện từ năng lượng tái tạo sẽ chiếm 80% lượng điện tiêu thụ. Với sự phát triển của gió, quang điện và các nguồn năng lượng tái tạo khác và mức độ điện khí hóa xã hội ngày càng tăng, các lĩnh vực kinh tế, chính trị và khoa học phải đối mặt với những thách thức lớn: khi sản xuất dư thừa, năng lượng thu được phân tán phải được lưu trữ hiệu quả và lâu dài nhất có thể để cung cấp năng lượng cho mạng lưới cung cấp ở đỉnh cao tiêu thụ. "Power to Gas" được mô tả là một thiết kế công nghiệp năng lượng đầy hứa hẹn. Nó sử dụng điện phân và metan hóa để chuyển đổi năng lượng gió hoặc mặt trời thành metan. Do đó, năng lượng được lưu trữ dưới dạng khí và được tái sử dụng khi cần thiết. Trong lĩnh vực ô tô, metan hóa cũng có thể thúc đẩy sự phổ biến của xe chạy bằng khí đốt. Methane cần thiết cho xe chạy bằng gas, được sản xuất theo cách thân thiện với môi trường. Các nhà nghiên cứu trên khắp thế giới đang nỗ lực hết sức để làm cho công nghệ này đơn giản hơn và gần gũi hơn với ngành năng lượng. Viện Max Planck ở Magdeburg đi đầu trong nghiên cứu về hệ thống phức tạp này và đã nghiên cứu lĩnh vực này trong gần bảy năm. Trong nỗ lực nghiên cứu, Viện đã sử dụng hệ thống trao đổi nhiệt LAUDA cho thiết bị thử nghiệm của mình, phải đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật cực kỳ khắt khe của các nhà nghiên cứu.

Yêu cầu làm mát nhanh với độ chính xác cao

LAUDAHệ thống sưởi ấm và làm mát là bộ phận công nghiệp của LAUDA, nhà sản xuất thiết bị kiểm soát nhiệt độ, lập kế hoạch và sản xuất thiết bị kiểm soát nhiệt độ phù hợp với nhu cầu của khách hàng. Để đáp ứng các dự án của Viện Max Planck, LAUDA đã phát triển hệ thống trao đổi nhiệt ITH 350. Thiết bị này được sử dụng để kiểm soát nhiệt độ của lò phản ứng. Trong đó, hiệu suất làm mát của thiết bị LAUDA phải đạt 100 K/phút và nhiệt độ không được vượt quá để không ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm cuối cùng. Do đó, thiết bị phải được làm mát nhanh chóng dưới điều kiện không thấp hơn một giá trị nhiệt độ cụ thể để tránh thiệt hại cho quá trình xử lý. Đây cũng là một thách thức đối với các kỹ sư của LAUDA vì các hệ thống trao đổi nhiệt thường được sử dụng để kiểm soát nhiệt độ không đổi theo nghĩa truyền thống. Và đối với dự án nghiên cứu của Viện Max Planck, thiết bị này bây giờ phải phản ứng nhanh để làm mát.

Làm mát hiệu quả từ 340 ℃ đến 150 ℃ trong vài phút

Các phản ứng metan hóa giải phóng một lượng lớn năng lượng nhiệt và nhiệt độ cao, có thể làm hỏng lò phản ứng, đặc biệt là chất xúc tác. Cho đến nay, các quy trình này đã được bắt đầu dần dần và sau đó hoạt động ổn định trong nhiều tuần. "Đầu tiên chúng tôi cố gắng xác định hoạt động năng động của quá trình này và đưa ra sơ đồ sơ bộ cho chiến lược hoạt động và thiết kế lò phản ứng mới. Đã có nhiều kết quả có ý nghĩa trên cơ sở tính toán máy tính và bây giờ chúng tôi muốn sử dụng thiết bị thử nghiệm để xác minh những kết quả này", Jens Bremer, người đứng đầu dự án, giải thích về mục tiêu nghiên cứu. Yêu cầu kiểm soát nhiệt độ tương ứng cao. Hệ thống trao đổi nhiệt LAUDA đạt được độ chính xác cần thiết cho việc này. "Hiệu suất và sức mạnh của lò phản ứng sẽ phụ thuộc rất nhiều vào việc làm mát của nó. Kiểm soát nhiệt độ có thể điều chỉnh nhanh chóng sẽ cho phép phản ứng linh hoạt với các tác động bên ngoài, chẳng hạn như giảm nguồn cung cấp hydro, mà không cần phải tắt lò phản ứng", Jens Bremer nói.

Trong quá trình này, lò phản ứng được làm nóng đến 340 ° C bằng điện. Phản ứng tỏa nhiệt bắt đầu khi lò phản ứng nhiệt độ thiết lập đạt đến và phải được làm mát nhanh chóng đến 150 ° C. Van điện tử thường được sử dụng như một yếu tố điều chỉnh, rõ ràng là quá chậm cho loại ứng dụng này. Tùy thuộc vào khối lượng điều chỉnh, công suất làm mát có thể được thay đổi với sự trợ giúp của van. Khi sử dụng nước làm mát để làm mát, công suất làm mát bị hạn chế trong các nhiệm vụ làm mát thông thường để bảo vệ vật liệu ngay cả khi nhiệt độ thay đổi đáng kể. Trong trường hợp này, nhiệm vụ cần được bắt đầu nhanh chóng để đạt được tốc độ làm mát mong muốn mà không gây áp lực quá lớn lên vật liệu. Do đó, các kỹ sư của LAUDA đã lắp đặt một van ba chiều khí nén sẽ mở trong vòng hai giây để đảm bảo tốc độ làm mát của môi trường truyền nhiệt không thấp hơn 150 ° C mỗi phút.

Bên trong, hệ thống trao đổi nhiệt bao gồm hai mạch điều khiển nhiệt độ. Mạch thứ hai kiểm soát nhiệt độ của thiết bị thử nghiệm tại Viện Max Planck. Hai mạch được kết nối với nhau và sử dụng cùng một phương tiện thông qua bộ nhớ phương tiện. Một yêu cầu khác của khách hàng đối với thiết bị là nhiệt độ hoạt động của môi trường truyền nhiệt được sử dụng phải lên đến 350 ° C. Do đó, LAUDA đã chọn dầu dẫn nhiệt để đáp ứng các yêu cầu cao về vật liệu.

Đáp ứng yêu cầu đặc biệt của khách hàng

LAUDAHệ thống trao đổi nhiệt đặc biệt được phát triển và thiết kế theo dự án của Viện Max Planck. Ngay từ giai đoạn phát triển sử dụng máy tính, điều kiện không gian hạn chế đã được tính đến. Thiết bị phải được đặt trong một mái vòm an ninh đặc biệt, điều này khiến tủ điều khiển phải được lắp đặt bên cạnh. Theo yêu cầu của khách hàng, một phần của giao diện nằm ở phía dưới của thiết bị. Khi lắp đặt, LAUDA vận chuyển thiết bị thành hai phần đến Magdeburg, nơi nó được cẩu vào một vỏ bọc làm bằng kính an toàn để lắp ráp.

LAUDAHệ thống trao đổi nhiệt được sử dụng để phát triển trong lĩnh vực metan hóa đã được cung cấp cho Viện Max Planck lần thứ hai. Các nhà nghiên cứu ở đó rất hài lòng với hiệu suất của nhà sản xuất thiết bị kiểm soát nhiệt độ này: "Chúng tôi đã nhận được lời khuyên và hướng dẫn tỉ mỉ từ thiết kế sơ đồ đến thực hiện cuối cùng. Không có nhà sản xuất nào khác mà chúng tôi đã liên hệ có thể cung cấp giải pháp linh hoạt này cho nhiệm vụ đặc biệt của chúng tôi", Jens Bremer, quản lý dự án giải thích.

Về LAUDA

Chúng tôi là LAUDA - thị trường thế giới trong lĩnh vực kiểm soát nhiệt độ. Thiết bị kiểm soát nhiệt độ và hệ thống sưởi ấm/làm mát của chúng tôi là trung tâm của nhiều ứng dụng. Là một nhà cung cấp dịch vụ, chúng tôi đảm bảo (zui) nhiệt độ tốt trong nghiên cứu, sản xuất và kiểm soát chất lượng. Chúng tôi là đối tác đáng tin cậy, đặc biệt là trong các ngành công nghiệp ô tô, hóa chất/dược phẩm, chất bán dẫn và phòng thí nghiệm/công nghệ y tế. Trong hơn 60 năm, chúng tôi đã làm hài lòng khách hàng của chúng tôi bằng cách cung cấp tư vấn chuyên nghiệp và các chương trình thiết kế thân thiện với môi trường sáng tạo trong phạm vi với một cái nhìn mới mỗi ngày.

Hình 1: pic_LAUDA_HKS_ITH_350_MPI_01_rho

Tại Viện Max Planck ở Magdeburg, hệ thống trao đổi nhiệt LAUDA sẽ sớm được lắp đặt bên trong một vỏ bọc làm bằng kính an toàn. (Ảnh: Max Planck Institute/Gabriele Ebel)

Hình 2: pic_LAUDA_HKS_ITH_350_MPI_02_rho

Hệ thống trao đổi nhiệt được điều chỉnh theo nhu cầu cụ thể của khách hàng. Hình ảnh là thiết bị mở. Tất cả các cáp được cách nhiệt trước khi giao hàng. (Ảnh: LAUDA)

Hình 3: pic_LAUDA_HKS_ITH_350_MPI_03_rho

Viện Max Planck sử dụng thiết bị LAUDA để nghiên cứu quá trình lưu trữ năng lượng. Để làm điều này, hệ thống phải có khả năng kiểm soát nhiệt độ ở 150 ° C. (Ảnh: LAUDA)

Hình 4: pic_LAUDA_HKS_SUK_350_4_18-12-06_rho

Khi thiết kế thiết bị, các điều kiện hạn chế của trang web cũng như các yêu cầu đặc biệt của các nhà nghiên cứu đã được tính đến. Viện Max Planck rất hài lòng với hiệu suất của nhà sản xuất. (Ảnh: Max Planck Institute/Jens Bremer)