位于馬格德堡的馬克斯普朗克研究所正在進(jìn)行一項(xiàng)可持續(xù)儲(chǔ)能系統(tǒng)的研究。LAUDA 為其提供所需的溫度控制系統(tǒng)。

德國(guó)為實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型采取多項(xiàng)措施，到 2050 年，可再生能源發(fā)電量應(yīng)占電力消耗量的 80%。隨著風(fēng)能、光伏和其他可再生能源的增長(zhǎng)以及社會(huì)電氣化程度的日益提高，經(jīng)濟(jì)、政治和科學(xué)領(lǐng)域面臨著巨大挑戰(zhàn)：在生產(chǎn)過剩時(shí)，分散獲取的能量必須盡可能得到有效、持久的存儲(chǔ)，以便在消耗高峰期向供能網(wǎng)絡(luò)輸送能量。“Power to Gas”（電制氣）被稱為是一項(xiàng)前景廣闊的能源產(chǎn)業(yè)設(shè)計(jì)。它利用電解和甲烷化將風(fēng)能或太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為甲烷。從而將能量以氣體形式儲(chǔ)存，并在需要時(shí)進(jìn)行重新利用。在汽車領(lǐng)域，甲烷化也可以推動(dòng)燃?xì)馄嚨钠占?。燃?xì)馄囁璧募淄椋a(chǎn)方式環(huán)保。世界各地的研究人員正在全力以赴地使這項(xiàng)技術(shù)更簡(jiǎn)化，更加貼近能源產(chǎn)業(yè)。馬格德堡的馬克斯普朗克研究所處于這一復(fù)雜系統(tǒng)的研究前沿，近七年來(lái)，該研究所一直在從事該領(lǐng)域的研究。在研究工作中，研究所為其試驗(yàn)設(shè)備使用 LAUDA 換熱系統(tǒng)，該換熱系統(tǒng)必須滿足研究人員極其苛刻的技術(shù)要求。

要求高精度的快速冷卻

LAUDA 加熱和冷卻系統(tǒng)是溫度控制設(shè)備制造商 LAUDA 的工業(yè)分部，它根據(jù)客戶需求，量身定制地規(guī)劃并制造溫度控制設(shè)備。針對(duì)馬克斯普朗克研究所的項(xiàng)目，LAUDA開發(fā)出了 ITH 350 型換熱系統(tǒng)。該設(shè)備用于反應(yīng)器的溫度控制。其中，LAUDA 設(shè)備的冷卻效率必須達(dá)到每分鐘 100 K，且溫度不得過沖，以免影響終產(chǎn)品的質(zhì)量。所以設(shè)備在不低于特定溫度值的前提下必須快速冷卻，以免對(duì)工藝過程造成損害。對(duì)于 LAUDA 工程師來(lái)說(shuō)，這也是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，因?yàn)閭鹘y(tǒng)意義上來(lái)說(shuō)換熱系統(tǒng)通常是被用于進(jìn)行恒溫控制的。而對(duì)于馬克斯普朗克研究所的研究項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，該設(shè)備現(xiàn)在必須反應(yīng)迅速地進(jìn)行冷卻。

幾分鐘內(nèi)有效地從 340℃ 冷卻至 150 ℃

甲烷化反應(yīng)會(huì)釋放大量熱能和高溫，可能損壞反應(yīng)器，特別是催化劑。到目前為止，曾循序漸進(jìn)地啟動(dòng)過這些過程，然后穩(wěn)定運(yùn)行了數(shù)周。“我們首先嘗試確定此過程的動(dòng)態(tài)運(yùn)行情況，并為新的運(yùn)行策略和反應(yīng)器設(shè)計(jì)得出初步方案。已經(jīng)在計(jì)算機(jī)計(jì)算的基礎(chǔ)上得到批有意義的結(jié)果，現(xiàn)在我們希望利用試驗(yàn)設(shè)備來(lái)驗(yàn)證這些結(jié)果”，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 Jens Bremer 對(duì)研究目標(biāo)進(jìn)行闡述道。對(duì)溫度控制的要求相應(yīng)較高。LAUDA換熱系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了為此所需的精度。“反應(yīng)器的性能和動(dòng)力將在很大程度上取決于它的冷卻?？煽焖僬{(diào)節(jié)的溫度控制將靈活地實(shí)現(xiàn)對(duì)外部影響（例如減少氫的供應(yīng)量）做出反應(yīng)，而不必關(guān)閉反應(yīng)器”，Jens Bremer 說(shuō)道。

在此過程中，反應(yīng)器會(huì)被通電加熱至 340 ℃。一旦達(dá)到設(shè)定溫度反應(yīng)器就開始發(fā)生放熱反應(yīng)，必須將其迅速冷卻至 150 ℃。通常使用的電子閥是用作調(diào)節(jié)元件，對(duì)于這種應(yīng)用來(lái)說(shuō)顯然太慢。根據(jù)調(diào)節(jié)量，可以借助閥門更改冷卻功率。利用冷卻水冷卻時(shí)，出于保護(hù)材料的考慮，冷卻功率會(huì)在常規(guī)冷卻任務(wù)中受到限制，這樣即使在溫度巨變時(shí)也能保護(hù)材料。這種情況下，即需要快速啟動(dòng)任務(wù)以達(dá)到所需的冷卻速率，又不會(huì)向材料施加過大壓力。因此，LAUDA 工程師安裝了一個(gè)氣動(dòng)三通閥，它會(huì)在兩秒內(nèi)打開，以確保傳熱介質(zhì)的冷卻速度不低于每分鐘 150 ℃。

在內(nèi)部，換熱系統(tǒng)由兩個(gè)溫度控制電路組成。個(gè)電路對(duì)緩沖容器進(jìn)行溫度控制，第二個(gè)電路則對(duì)馬克斯普朗克研究所的試驗(yàn)裝置進(jìn)行溫度控制。兩個(gè)電路通過介質(zhì)存儲(chǔ)器彼此相連并使用相同的介質(zhì)。客戶對(duì)設(shè)備的另外一個(gè)要求是，所使用的傳熱介質(zhì)工作溫度必須高達(dá) 350℃。因此，LAUDA 選用了導(dǎo)熱油，可滿足對(duì)材料的高要求。

滿足客戶的特殊要求

LAUDA 根據(jù)馬克斯普朗克研究所的項(xiàng)目開發(fā)并設(shè)計(jì)出特殊的換熱系統(tǒng)。早在使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行開發(fā)階段，已經(jīng)考慮到有限的空間條件。設(shè)備必須放置在一個(gè)特殊的安全穹頂內(nèi)，這就使控制柜必須安裝在旁邊。根據(jù)客戶要求，部分接口位于設(shè)備的底側(cè)。安裝時(shí)，LAUDA 將設(shè)備分為兩部分運(yùn)往馬格德堡，并在那里用起重機(jī)吊入由安全玻璃制成的外殼內(nèi)進(jìn)行組裝。

LAUDA用于甲烷化領(lǐng)域開發(fā)的換熱系統(tǒng)，已經(jīng)是第二次向馬克斯普朗克研究所供貨了。那里的研究人員對(duì)該溫度控制設(shè)備制造商的表現(xiàn)非常滿意：“從項(xiàng)方案設(shè)計(jì)到終現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施，我們得到了細(xì)致的建議和指導(dǎo)。在我們所聯(lián)系過的制造商中，沒有任何其他制造商能夠?yàn)槲覀兊奶厥馊蝿?wù)賦予這種靈活性的解決方案”，項(xiàng)目經(jīng)理 Jens Bremer 解釋道。

關(guān)于 LAUDA

我們是 LAUDA——溫度控制領(lǐng)域的世界市場(chǎng)的。我們的溫度控制設(shè)備和加熱/冷卻系統(tǒng)是許多應(yīng)用的核心。作為服務(wù)供應(yīng)商，我們?cè)谘芯?、生產(chǎn)和質(zhì)量控制中保證（zui) 佳溫度。我們是值得信賴的合作伙伴，特別是在汽車、化學(xué)/制藥、半導(dǎo)體和實(shí)驗(yàn)室/醫(yī)療技術(shù)行業(yè)。60 多年來(lái)，我們每天都以嶄新面貌在范圍內(nèi)提供我們專業(yè)咨詢和創(chuàng)新的環(huán)保設(shè)計(jì)方案，滿足我們的客戶。

圖片 1：pic_LAUDA_HKS_ITH_350_MPI_01_rho

在馬格德堡的馬克斯普朗克研究所，LAUDA 換熱系統(tǒng)不久將被安裝到由安全玻璃制成的外殼內(nèi)。（圖片：馬克斯普朗克研究所/Gabriele Ebel)

圖片 2：pic_LAUDA_HKS_ITH_350_MPI_02_rho

換熱系統(tǒng)根據(jù)客戶的特定需求進(jìn)行了調(diào)整。圖為打開的設(shè)備。所有電纜在交付前均進(jìn)行過隔熱處理。（圖片：LAUDA）

圖片 3：pic_LAUDA_HKS_ITH_350_MPI_03_rho

馬克斯普朗克研究所使用 LAUDA 設(shè)備進(jìn)行能量?jī)?chǔ)存過程的研究。為此，系統(tǒng)必須能夠?qū)囟瓤刂圃?150 °C。（圖片：LAUDA）

圖片 4：pic_LAUDA_HKS_SUK_350_4_18-12-06_rho

在設(shè)計(jì)設(shè)備時(shí)，考慮到了現(xiàn)場(chǎng)有限條件以及研究人員的特殊要求。馬克斯普朗克研究所對(duì)制造商的表現(xiàn)非常滿意。（圖片：馬克斯普朗克研究所/Jens Bremer)