Hochtemperatur-Wärmepumpe CoBra Cottbuser Brayton Prozess

Die Versuchsanlage CoBra (Cottbuser Brayton Prozess) ist eine Wärmepumpe basierend auf dem linksläufigen Brayton-Kreisprozess, mit dem Ziel, CO2-neutrale Hochtemperaturwärme (> 250 °C) für den Einsatz in der Industrie zu erzeugen.

In einer Wärmepumpe erfolgt die Energieumwandlung umgekehrt zum klassischen Kraftwerksprozess. Zur Verfügung stehende Wärme im niedrigen Temperaturbereich wird aufgenommen und mit elektrischer Energie wird durch Verdichtung Wärme in dem gewünschten Temperaturniveau erzeugt. Übliche Wärmepumpen liefern Wärme bis zu etwa 100 - 130 °C, welche meist zur Heizung von Gebäuden verwendet wird. Die in der Abteilung für Hochtemperatur-Wärmepumpen (HTP) entwickelten Systeme werden Wärme mit Temperaturen über 250 °C liefern, sodass sie auch bei industriellen Prozessen verwendet werden kann. Ist der hierfür benötigte Strom regenerativ erzeugt sowie die Wärmequelle ebenfalls aus einer erneuerbaren Quelle oder Abwärme, so gilt dieses Prädikat auch für die Prozesswärme.

Das Arbeitsmedium (trockene Umgebungsluft) wird vom Verdichter auf ein höheres Druckniveau gehoben und erwärmt. Im darauffolgenden Hochtemperatur-Wärmeübertrager wird die Wärmeenergie auf den Stoffstrom eines Hochtemperatur-Nutzprozesses übertragen, das Arbeitsmedium kühlt ab und gelangt in die Expansionsturbine. Hier wird der Druck auf das ursprüngliche Niveau vor dem Verdichter entspannt und die Luft nochmals deutlich abgekühlt. Ein weiterer Wärmeübertrager nimmt Wärmeenergie eines Sekundärprozesses auf (z.B. Rücklauf eines Kälte-Nutzprozesses, Umweltwärme, Abwärme) woraufhin der Ausgangspunkt vor dem Verdichter erreicht und der Kreislauf geschlossen wird.

Für einen flexiblen Versuchsbetrieb haben Verdichter und Turbine keine gemeinsame Welle. Weiterhin ist ein als Rekuperator bezeichneter Wärmeübertrager zur Erhöhung des Temperaturniveaus des Arbeitsmediums vor dem Verdichter integriert und kann unter zu untersuchenden Bedingungen zur Effizienzsteigerung führen.