Kühlung

Erneuerbare Kühlung – Wie funktioniert das?

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.

Materialien zum Thema Erneuerbare Kühlung

Unsere Expert*innen für Erneuerbare Kühlung

Grafik einer Wärmepumpe für Heizung und Kühlung

Wärmepumpe Kühlung ZAE

Wärmepumpe für Heizung und Kühlung ©ZAE

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 Erneuerbarer Kühlung

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

Aktuelle Materialien

Hier sehen Sie einzelne Artikel zum Thema „Erneuerbare Kühlung“. Eine komplette Übersicht über alle Publikationen finden Sie im Publikationsbereich.

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Expert*innen

DLR

Prof. Dr. Robert Pitz-Paal

DLR
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.
Linder Höhe, 51147 Köln
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Fraunhofer ISE

Dr. Constanze Bongs

Kühlung und Klimatisierung von Gebäuden; Sorptionstechnik
Fraunhofer ISE
Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE)
Heidenhofstr. 2, 79110 Freiburg
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ZAE Bayern

Stephan Weismann

ZAE Bayern
Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung e.V.
Magdalene-Schoch-Straße 3, 97074 Würzburg
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ZAE Bayern

Manuel Riepl

ZAE Bayern
Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung e.V.
Magdalene-Schoch-Straße 3, 97074 Würzburg
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