Kühlung
Wie funktioniert erneuerbare Kühlung?
Wärme kann mit Sorptionstechniken zum Antrieb thermodynamischer Kreisprozesse genutzt und in Wärme höherer Temperatur oder aber Kälte umgewandelt werden (Absorptionswärmepumpen, Absorptionskältemaschinen).
Man unterscheidet dabei
• adsorptive Systeme (mit Feststoffen)
• absorptive Systeme (mit Flüssigkeiten)
Typische Temperaturen für den Antrieb einstufiger Systeme liegen bei 60 °C bis 120 °C. Sie eignen sich damit ideal für den Betrieb mit solarer Wärme, Fernwärme, Abwärme aus Blockheizkraftwerken oder Brennstoffzellen.
Mittlerweile ist die Kombination von Solaranlagen auch mit zwei- und dreistufigen Kälteverfahren in ersten Projekten realisiert. Diese Technik ist vor allem in sonnenreichen Zonen einsetzbar.
Rolle erneuerbarer Kühlung für das Energiesystem
Rund 16 % des Stroms werden in Deutschland für Kälteprozesse aufgewendet. Dies erfolgt vor allem in Stunden ohnehin hoher Netzbelastung, gleichzeitig werden große Mengen an Solarwärme im Sommer als Überschuss nicht genutzt.
Mithilfe solarthermischer Kälteerzeugung kann man diese Überschusswärme sinnvoll in Kälte wandeln und die Netze entlasten.
Ein noch wesentlich größeres Potenzial hat solare Kühlung in sonnenreichen Zonen, in denen zugleich Kühlung und Klimatisierung einen hohen Anteil des Energieverbrauchs bedingen.
Pluspunkte für erneuerbare Kühlung
+ Sorptionstechnologien sind klimafreundlich, da sie ohne Fluorkohlenwasserstoffe (FCKW) arbeiten.
+ Diese Kühlsysteme können in einem zweiten Betriebsmodus in den meisten Fällen auch als Heizung eingesetzt werden.
+ Sorptive Systeme bieten auch Möglichkeiten, thermische Energie effektiv und vielseitig einsetzbar zu speichern.
Potenziale
Die technische Umsetzbarkeit solarbetriebener Kühlungssysteme wurde in den letzten Jahren erfolgreich in vielen Projekten bestätigt. Bereits heute gibt es Marktsegmente, in denen diese Systeme ökonomisch sinnvoll eingesetzt werden können. Aus Untersuchungen ergeben sich eine große Anzahl von Verbesserungsansätzen, mit deren Umsetzung die Erschließung weiterer Einsatzmärkte möglich wäre.
Forschungs- und Entwicklungsbedarf für erneuerbare Kühlung
- Materialforschung für Sorbentien
- Weiterentwicklung thermisch angetriebener Kälteanlagen kleiner Leistung (kompakte, effiziente
Wärmetauscher, interne Wärmerückgewinnung) - Entwicklung von elektrisch/thermischen Hybrid-Systemen
- Weiterentwicklung kleiner und mittlerer
Absorptionskälteanlagen für die Verbindung mit Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen zur lokalen Klimakälteversorgung, um über eine Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung eine ganzjährige Nutzung der Abwärme aus Blockheiz-Kraftwerken zu erreichen - Erforschung von Phase Change Material-Speichern (PCM) im Bereich 5–15 °C zur Leistungspufferung in Klimakälteanlagen
- systemtechnische Forschung im Bereich Anlagenkonzepte, Auslegung, Regelung, Wartung, Betriebsführung
Artikel aus den Programmheften:
Forschungsziele 2019 (Grösse: 5.7 MB)
Artikel aus den Themenheften:
- Wärme- und Kälteerzeugung (Grösse: 2.1 MB)
- Geothermische Wärmeversorgung von Metropolen (Grösse: 392 KB)
- Klimagerechtes Bauen in anderen Klimaten (Grösse: 98 KB)
- Research for global markets – Technology partnerships for renewable energies (Grösse: 2.8 MB)
- Solare Kühlung und Klimatisierung - Belüftung und Wärmerückgewinnung (2005) (Grösse: 393 KB)