O Instituto Max Planck em Magdeburgo está realizando uma pesquisa sobre um sistema de armazenamento de energia sustentável. A LAUDA fornece os sistemas de controle de temperatura necessários.

A Alemanha está tomando várias medidas para realizar a transição energética, com a geração de energia renovável representando 80% do consumo de eletricidade até 2050. Com o crescimento da energia eólica, fotovoltaica e outras fontes renováveis e a crescente eletrificação da sociedade, os campos econômico, político e científico enfrentam grandes desafios: quando a produção é em excesso, a energia descentralizada deve ser armazenada de forma tão eficiente e duradoura quanto possível para transportar energia para as redes de abastecimento durante os picos de consumo. O "Power to Gas" é conhecido como um projeto promissor para a indústria de energia. Utiliza eletrólise e metanização para converter energia eólica ou solar em metano. A energia é armazenada em forma de gás e reutilizada quando necessário. No setor automotivo, a metanização também pode impulsionar a popularidade dos veículos a gás. O metano necessário para veículos a gás é produzido de forma ambientalmente amigável. Pesquisadores em todo o mundo estão trabalhando para simplificar a tecnologia e aproximar-se da indústria de energia. O Instituto Max Planck de Magdeburgo está na vanguarda da pesquisa nesse sistema complexo e tem trabalhado nesta área há quase sete anos. No trabalho de pesquisa, o Instituto utiliza o sistema de troca de calor LAUDA para seus equipamentos de teste, que deve atender aos requisitos técnicos extremamente exigentes dos pesquisadores.

Requer resfriamento rápido de alta precisão

LAUDAOs sistemas de aquecimento e resfriamento são a divisão industrial da fabricante de equipamentos de controle de temperatura LAUDA, que planeja e fabrica equipamentos de controle de temperatura sob medida de acordo com as necessidades do cliente. Para o projeto do Instituto Max Planck, a LAUDA desenvolveu o sistema de troca de calor ITH 350. Este dispositivo é usado para o controle de temperatura do reator. A eficiência de resfriamento das instalações LAUDA deve ser de 100 K por minuto e a temperatura não deve ser excessiva para não afetar a qualidade do produto final. Portanto, o equipamento deve ser resfriado rapidamente, não abaixo de um valor de temperatura específico, para evitar danos ao processo. Isso também representa um desafio para os engenheiros da LAUDA, pois os sistemas de troca de calor são tradicionalmente usados para o controle termostático. Para os projetos de pesquisa do Instituto Max Planck, o dispositivo deve agora reagir rapidamente para resfriar.

Resfriamento eficaz de 340°C a 150°C em poucos minutos

A metanização libera grandes quantidades de energia térmica e alta temperatura que podem danificar o reator, especialmente o catalisador. Até agora, esses processos foram iniciados gradualmente e, em seguida, funcionaram de forma estável durante semanas. "Primeiro tentamos determinar o funcionamento dinâmico do processo e elaborar um plano preliminar para a nova estratégia operacional e o projeto do reator. Resultados significativos foram obtidos com base em cálculos por computador e agora esperamos validar esses resultados usando equipamentos experimentais", explica o chefe do projeto, Jens Bremer, sobre os objetivos da pesquisa. Os requisitos de controle de temperatura são elevados. O sistema de troca de calor LAUDA alcança a precisão necessária para isso. "O desempenho e a potência do reator dependerão em grande parte do seu resfriamento. O controle de temperatura ajustável rapidamente permitirá a flexibilidade de reagir a efeitos externos, como a redução do fornecimento de hidrogênio, sem a necessidade de desligar o reator", diz Jens Bremer.

Neste processo, o reator é aquecido a 340 °C. Uma vez que a temperatura definida do reator é atingida, a reação de descarga térmica começa e deve ser rapidamente resfriada até 150 ° C. A válvula eletrônica comumente usada é usada como um componente de regulação e é claramente muito lenta para essa aplicação. De acordo com a quantidade de ajuste, a potência de resfriamento pode ser alterada com a válvula. Quando a água de resfriamento é usada para resfriar, a potência de resfriamento é limitada em tarefas de resfriamento convencionais por considerações de proteção do material, de modo que o material pode ser protegido mesmo em grandes mudanças de temperatura. Nesse caso, a tarefa precisa ser iniciada rapidamente para atingir a taxa de resfriamento necessária sem exercer pressão excessiva sobre o material. Assim, os engenheiros da LAUDA instalaram uma válvula pneumática de três vias que se abre em dois segundos para garantir que a velocidade de resfriamento do meio de transferência de calor não seja inferior a 150 °C por minuto.

Internamente, o sistema de troca de calor é composto por dois circuitos de controle de temperatura. Um circuito controla a temperatura do recipiente tampão e o segundo controla a temperatura do dispositivo experimental do Instituto Max Planck. Os dois circuitos estão conectados um ao outro através da memória de mídia e usam o mesmo mídia. Outro requisito do cliente para o equipamento é que a temperatura de funcionamento do meio de transferência de calor utilizado deve ser de até 350 ° C. Por isso, a LAUDA escolheu o óleo condutor de calor para atender às altas exigências de materiais.

Atender às necessidades especiais dos clientes

LAUDAOs sistemas especiais de troca de calor foram desenvolvidos e projetados com base em projetos do Instituto Max Planck. Desde a fase de desenvolvimento do uso de computadores, as condições espaciais limitadas já foram consideradas. O dispositivo deve ser colocado dentro de uma cúpula de segurança especial, o que torna o armário de controle necessário para ser instalado ao lado. De acordo com o pedido do cliente, algumas interfaces estão localizadas no lado inferior do dispositivo. Durante a instalação, a LAUDA divide o equipamento em duas partes para Magdeburg, onde é montado dentro de uma caixa feita de vidro de segurança com guindaste.

LAUDAO sistema de troca de calor desenvolvido para metanização foi fornecido ao Instituto Max Planck pela segunda vez. Os pesquisadores lá estão muito satisfeitos com o desempenho do fabricante do dispositivo de controle de temperatura: "Recebemos conselhos e orientações detalhadas desde o projeto até a implementação no local final. Nenhum outro fabricante com quem contactamos oferece uma solução tão flexível para nossas tarefas especiais", explica o gerente de projeto Jens Bremer.

Sobre a Lauda

Somos a LAUDA, o mercado mundial de controle de temperatura. Nossos equipamentos de controle de temperatura e sistemas de aquecimento/arrefecimento estão no centro de muitas aplicações. Como fornecedor de serviços, garantimos (zui) temperaturas óptimas em pesquisa, produção e controle de qualidade. Somos um parceiro de confiança, especialmente nos setores automotivo, químico/farmacêutico, semicondutores e laboratório/tecnologia médica. Há mais de 60 anos, oferecemos aos nossos clientes um novo rosto em nossa gama de consultoria profissional e soluções inovadoras de design ambiental.

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No Instituto Max Planck de Magdeburgo, o sistema de troca de calor LAUDA será instalado em breve em uma caixa feita de vidro de segurança. (Foto: Instituto Max Planck / Gabriele Ebel)

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O sistema de troca de calor é adaptado às necessidades específicas do cliente. Aparelho aberto. Todos os cabos foram isolados antes da entrega. (Foto: Lauda)

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O Instituto Max Planck usa o dispositivo LAUDA para pesquisar os processos de armazenamento de energia. Para isso, o sistema deve ser capaz de controlar a temperatura a 150 °C. (Foto: LAUDA)

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Ao projetar o equipamento, as condições limitadas do local e os requisitos especiais dos pesquisadores foram levados em consideração. O Instituto Max Planck está muito satisfeito com o desempenho dos fabricantes. (Foto: Instituto Max Planck / Jens Bremer)