Das Energie-Transfer-System (ETS) verschiebt Kälteleistung innerhalb des CO2-Prozesses mit effizienzsteigernden Auswirkungen. Durch gezielte Unterkühlung werden Massenströme optimiert und durch Zwischenkühlung werden die Verdichter entlastet.

Besonders interessant bei transkritischen CO2-Anlagen mit hohen Aussentemperaturen und langen Betriebszeiten. Das grösste Potenzial entsteht dort, wo ein hoher Flashgasanteil und erhöhte Verdichtungstemperaturen die Effizienz der Anlage beeinträchtigen.

Das ETS kann als hochdruckseitiges Umpump-System verstanden werden, das Temperaturunterschiede innerhalb des Kälteprozesses gezielt ausgleicht.

Letzteres (ETS) wandelt die Hochtemperatur-Abwärme der CO2-Kälteanlage mittels eines Rankine-Kreisprozesses in nützliche Kälte um und entlastet dabei wiederum die CO2-Kälteanlage. Das Potential der Hochtemperatur-Abwärme wird genutzt um die Exergieverluste der CO2-Kälteanlage zu senken, wodurch der Stromverbrauch vom Gesamt-System reduziert wird.

Hierzu wird nach dem Gaskühler ein Teilmassenstrom des CO2 abgezweigt. Dieser wird entspannt und verdampft in einem separaten ETS-Wärmetauscher. Dabei entzieht er anderen prozessrelevanten Massenströme Wärme und erzeugt eineinterne Unterkühlung.

Die gewonnene Kälteleistung wird genutzt, um den Sammlereintritt zusätzlich zu unterkühlen. Dadurch gelangt mehr flüssiges CO2 in den Sammler und die Bildung von Flashgas nach der Hochdruckentspannung wird reduziert.

Gleichzeitig können weitere Temperaturspitzen innerhalb des Prozesses abgesenkt werden, beispielsweise die Heissgastemperaturen nach den Minus-Verdichtern. Eine Pumpe hebt den Druck des Teilmassenstroms anschliessend überHochdruckniveau an. Ein weiterer Ejekotr schliesst den Kreislauf.

Das Ergebnis ist eine thermodynamisch effizientere Nachverdichtung und ein Prozess mit geringeren Verlusten und einer verbesserten Ausnutzung der vorhandenen Kälteleistung.

Das ETS gehört zu den technisch anspruchsvolleren Optimierungsmassnahmen in CO2-Anlagen. Durch die zusätzliche Pumpe, die Wärmetauscher und die Regelstrategie steigt der Anlagenaufwand deutlich an. Gleichzeitig können Flashgasverluste reduziert, Verdichter entlastet und die Effizienz insbesondere bei hohen Aussentemperaturen oder Abwärmenutzung verbessert werden. Das System eignet sich daher vor allem für grössere Anlagen mit hohem Energiebedarf und langen Betriebszeiten.