Mit der stetig fortschreitenden Elektrifizierung von Industrieprozessen werden zunehmend Technologien gefragt, die Prozesstemperaturen von deutlich über 1000 °C erreichen und damit Alternativen zu heutigen fossilen Erdgasbrennern darstellen.
100 kW Induktionslufterhitzer zur Untersuchung von industrietauglichen Hochtemperatur-Power-to-Heat Lösungen
Dieses Testbett dient der Entwicklung und Erprobung neuer Power-to-Heat Technologien auf Basis des Induktionerwärmungsverfahrens. Im Rahmen des beschriebenen Projekts wird hier ein kompakter Induktionsheizer mit Betriebstemperaturen von deutlich über 1000°C aufgebaut und im Hochtemperaturbetrieb untersucht.
Neben den hohen Betriebstemperaturen sind zusätzlich Anforderungen hinsichtlich Kompaktheit, Kosten und Leistungsfähigkeit zu erfüllen, um damit auch als Nachrüstoption die Wärmewende in zahlreichen industriellen Branchen zu beschleunigen. Adaptierte Induktionswärmelösungen eröffnen hier durch einen hohen Wirkungsgrad bei der Umwandlung von Strom zu Wärme, Skalierbarkeit, Leistungsdichte und insbesondere durch die Verfügbarkeit von industrieller Induktionstechnologie, eine hohe wirtschaftliche Wettbewerbs- und Konkurrenzfähigkeit zu Erdgas- bzw. Wasserstoffbrennern.
Erste Forschungs- und Entwicklungssarbeiten wurden bereits erfolgreich im Labor- und Technikumsmaßstab auf Basis elektrisch leitfähiger, induktiv effektiv beheizbarer Hochleistungskeramiken durchgeführt und bestätigten die Machbarkeit und Potentiale der neuartigen Technologie. Die Weiterentwicklung und Demonstration der induktiven keramischen Heizkomponente hin zu einer technisch validen, haltbaren und wirtschaftlich konkurrenzfähigen Prototypenlösung ist hierbei Fokus des Projekts KeInEr. Zentrale Herausforderungen bestehen darin, eine energieeffiziente, kompakte und gleichzeitig kostengünstige Heizerlösung mit einer hohen Effizienz von mehr als 90% und einer hohen Leistungsdichte von mehr als 2 MW/m3 unter anwendungs-spezifischen Randbedingungen zu realisieren.
Zentrale Forschungs- und Entwicklungsaufgaben
• Erarbeitung eines ganzheitlich abgestimmten und kostenoptimierten Entwurfs mit hoher Umwandlungseffizienz, Leistungsdichte und Lebensdauer
• Experimentelle Validierung des Prototypen unter anwendungsspezifischen Betriebsbedingungen
• Lebensdauererhöhung der Hochleistungskeramik durch einen erprobten Oxidationsschutz
• Identifikation der kosteneffizienten Fertigungsroute für Hochleistungskeramik
