Warum Flashgas aufwendig entspannen, wenn man es von einem höheren Druckniveau direkt verdichten kann?

PARALLELVERDICHTER

Die Parallelverdichtung verdichtet das im Sammler entstehende Flashgas energetisch effizienter. Anstatt das Gas über ein Regelventil auf den Saugdruck der Plusverdichter zu entspannen, wird es von einem separaten Parallelverdichter direkt vom Mitteldruck auf Hochdruck verdichtet.

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Wann macht der Parallelverdichter Sinn?

Besonders sinnvoll bei transkritischen CO2-Anlagen in Regionen mit hohen Aussentemperaturen oderviel Abwärmenutzung. Je höher der Hochdruck und je grösser der Flashgasanteil im Sammler, desto grösser ist das Einsparpotenzial.

Was macht der Parallelverdichter konkret?

Nach der Hochdruckentspannung entsteht im Sammler ein Anteil Flashgas. In konventionellen Anlagen wird dieses Gas über ein Mitteldruck-Regelventil auf den Saugdruck der Plusverdichter entspannt. Dabei geht ein Teil der zuvor aufgewendeten Verdichtungsenergie verloren.

Die Parallelverdichtung verhindert diesen Verlust. Das Flashgas wird auf seinem höheren Druckniveau abgegriffen und von einem separaten Verdichter direkt auf Hochdruck verdichtet.

Dadurch ergeben sich zwei positive Effekte:
1. Die Plusverdichter müssen keinen zusätzlichen Flashgas-Massenstrom fördern.
2. Der Parallelverdichter arbeitet aufgrund seines höheren Saugdrucks mit einem kleineren Druckverhältnis und benötigt weniger spezifische Verdichtungsarbeit.

Die Verdichterleistungverschiebt sich somit auf ein thermodynamisch günstigeres Niveau. Besonders im transkritischen Betrieb steigt der Flashgasanteil deutlich an, weshalb die Parallelverdichtung vor allem bei hohen Aussentemperaturenoder Abwärmenutzug ihre Stärken ausspielt.

KriteriumBewertung
Effizienzpotenzial●●●○○ | bis zu 5 %
KomplexitätNiedrig
InvestitionskostenMittel

Kosten-Nutzen Analyse

Die Parallelverdichtung zählt heute zu den etablierten Effizienzmassnahmen für transkritische CO2-Anlagen. Der zusätzliche Verdichter erhöht zwar die Investitionskosten, kann jedoch insbesondere in wärmeren Klimazonen oder bei ganzjährigem transkritischem Betrieb deutliche Energieeinsparungen erzielen. Je häufiger hohe Aussentemperaturen auftreten, desto schneller amortisiert sich die Investition.

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«Flashgas entsteht ohnehin. Die Frage ist nicht ob, sondern wie effizient wir damit umgehen.»

Erik Wiedenmann, Projektleiter F&E

Eine Übersicht aller Optimierungsmöglichkeiten finden Sie im Beitrag: CO2-Kälteanlage optimieren