マグデルベルクにあるマックスプランク研究所では、持続可能なエネルギー貯蔵システムの研究が行われている。LAUDAは、必要な温度制御システムを提供する。

ドイツはエネルギー転換を実現するために多くの措置をとり、2050年までに再生可能エネルギー発電量は電力消費量の80%を占めるべきである。風力エネルギー、太陽光発電、その他の再生可能エネルギーの増加、社会電化の程度が日増しに高まるにつれて、経済、政治、科学分野は大きな挑戦に直面している：生産過剰の時、分散して獲得したエネルギーはできるだけ有効で持続的な記憶を得なければならなくて、消費ピーク時にエネルギー供給ネットワークにエネルギーを輸送するために。「Power to Gas」（電気ガス製造）は将来性の広いエネルギー産業設計と言われている。それは電解とメタン化を利用して風力エネルギーや太陽エネルギーをメタンに変換する。これにより、エネルギーをガスとして貯蔵し、必要に応じて再利用することができる。自動車分野ではメタン化がガス自動車の普及を後押しすることもできる。ガス自動車に必要なメタンは、生産方式が環境に優しい。世界各地の研究者は、この技術をより簡素化し、エネルギー産業により身近にするために全力を尽くしている。マグデルベルクのマックスプランク研究所はこの複雑なシステムの研究の最前線にあり、この7年間、同研究所はこの分野の研究に従事してきた。研究では、研究所はその試験設備のためにLAUDA熱交換システムを使用し、この熱交換システムは研究者の極めて厳しい技術要求を満たす必要がある。

高精度な急速冷却が必要

ラウダ加熱・冷却システムは、温度制御装置メーカーLAUDAの工業支部であり、顧客のニーズに合わせて温度制御装置をカスタマイズして計画・製造している。LAUDAはマックスプランク研究所のプロジェクトに対してITH 350型熱交換システムを開発した。この装置は反応器の温度制御に用いられる。そのうち、LAUDA設備の冷却効率は毎分100 Kに達しなければならず、最終製品の品質に影響を与えないように温度をオーバーシュートしてはならない。そのため、設備は特定の温度値を下回らない限り、プロセスに損害を与えないように迅速に冷却しなければならない。LAUDAエンジニアにとっては、従来の意味で熱交換システムは通常、恒温制御のために使用されているため、これも課題である。マックスプランク研究所の研究プロジェクトにとって、この設備は今すぐ反応して迅速に冷却しなければならない。

340℃から150℃まで数分間有効に冷却

メタン化反応は大量の熱エネルギーと高温を放出し、反応器、特に触媒を損傷する可能性がある。これまで、これらのプロセスを徐々に開始し、数週間安定して実行してきました。「私たちはまず、このプロセスの動的な実行状況を決定し、新しい実行戦略と反応器のために初期案を設計することを試みました。コンピュータ計算に基づいて有意義な結果が得られましたが、今は試験装置を利用してこれらの結果を検証したいと考えています」とプロジェクト責任者のJens Bremer氏は研究目標について述べた。温度制御に対する要求は相応に高い。LAUDA熱交換システムはこのために必要な精度を実現した。「反応器の性能と動力はその冷却に大きく依存します。急速に調整できる温度制御は、反応器を閉じる必要なく外部影響（例えば水素の供給量を減らす）に反応することを柔軟に実現します」とJens Bremer氏は述べた。

この過程で、反応器は通電されて340℃に加熱される。設定温度に達すると反応器は発熱反応を開始し、速やかに150℃まで冷却しなければならない。一般的に使用される電子弁は調整要素として使用され、この用途には明らかに遅すぎる。調整量に応じて、バルブを使用して冷却電力を変更することができます。冷却水で冷却する場合、温度が大きく変化しても材料を保護できるように、保護材料のために通常の冷却タスクで冷却電力が制限されます。この場合、材料に過大な圧力をかけずに必要な冷却速度を達成するためには、タスクを迅速に開始する必要があります。そのため、LAUDAエンジニアは、伝熱媒体の冷却速度が毎分150℃を下回らないように2秒以内に開く空気圧三方弁を取り付けています。

内部では、熱交換システムは2つの温度制御回路から構成されている。つの回路はバッファ容器を温度制御し、2つ目の回路はマックスプランク研究所の試験装置を温度制御する。2つの回路はメディアメモリを介して互いに接続され、同じメディアを使用している。お客様が設備に求めるもう1つの要件は、使用する熱伝達媒体の動作温度が350℃まで高くなければならないことです。そのため、LAUDAは熱伝導油を選択し、材料に対する高い要求を満たすことができる。

お客様の特別な要件を満たす

ラウダマックスプランク研究所のプロジェクトに基づいて特殊な熱交換システムを開発し、設計した。コンピュータを用いた開発段階では、限られた空間条件が考慮されていた。デバイスは特殊なセキュリティドーム内に配置されている必要があり、制御キャビネットは隣に設置されている必要があります。お客様の要件に応じて、一部のインタフェースはデバイスの底面にあります。設置時、LAUDAは設備を2つの部分に分けてマグデルベルクに運び、そこにクレーンで安全ガラスで作られたハウジング内につり下げて組み立てる。

ラウダメタン化分野で開発された熱交換システムは、マックスプランク研究所に納入されるのは2回目。そこの研究者はこの温度制御装置メーカーのパフォーマンスに非常に満足している。「プロジェクトの設計から最終的な現場での実施まで、私たちは綿密なアドバイスと指導を受けた。私たちが連絡したメーカーの中で、私たちの特別な任務にこのような柔軟性を与えることができるソリューションは他のメーカーにはありません」と、プロジェクトマネージャーのJens Bremer氏は説明する。

LAUDAについて

私たちはLAUDA--温度制御分野の世界市場のものです。私たちの温度制御装置と加熱/冷却システムは多くの応用の核心である。サービスプロバイダとして、研究、生産、品質管理において良い温度を保証しています。私たちは信頼できるパートナーであり、特に自動車、化学/製薬、半導体、実験室/医療技術業界にあります。60年以上にわたり、私たちは毎日新しい姿で私たちの専門的なコンサルティングと革新的な環境保護設計案を提供し、私たちのお客様を満足させてきました。

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マグデルベルクのマックスプランク研究所では、LAUDA熱交換システムが間もなく安全ガラス製のハウジング内に設置される。（画像：マックスプランク研究所／Gabriel Ebel）

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熱交換システムは、お客様の特定のニーズに合わせて調整されています。図は開いているデバイスです。すべてのケーブルは納品前に断熱処理されています。（画像：LAUDA）

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マックスプランク研究所はLAUDA装置を用いてエネルギー貯蔵過程の研究を行っている。そのためには、システムは温度を150°Cに制御できる必要があります。（写真：LAUDA）

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設備を設計する際には、現場の限られた条件と研究者の特別な要求を考慮した。マックスプランク研究所はメーカーのパフォーマンスに非常に満足している。（画像：マックスプランク研究所/Jens Bremer）