Solare Kühlung und Heizung für Gebäude in trocken-heißen Regionen
Bearbeitung
Dipl.-Ing. Susanne Brambora-Seffers | Dipl.-Ing. Sebastian Ludwig (AS Solar GmbH)
In den letzten Jahren hat die weltweite Nutzung von Elektrizität im Haushaltssektor rapide zugenommen. Gerade in Nicht-OECD Ländern wird eine starke Zunahme an der Nutzung von Elektrizität als Energieträger prognostiziert. Wachsende Komfortansprüche an das sommerliche Raumklima bedingen weltweit eine steigende Nachfrage an Klein-Kälteanlagen für Wohn- und Büroraumklimatisierung. Vor allem in trocken-heißen Regionen bedingt die konventionelle Kälteerzeugung eine tageszeitabhängige hohe Kraftwerksleistung und trägt gleichzeitig zu einer hohen Netzbelastung bei. Nicht nur aus ökologischen Gesichtspunkten, sondern auch zur nachhaltigen Gewährleistung der Netzstabilität, ist die Anwendung der solaren Kühlung von großer Bedeutung. Der Vorteil solarer Kühlanlagen besteht darin, dass die höchste Kühlleistung dann erbracht werden kann, wenn der Kühlbedarf besonders hoch ist. Gleichzeitig ist eine ganzjährige Nutzung der solaren Energie zur Warmwasserbereitung, Heizungsunterstützung durch die vorhandenen Kollektoren möglich.
In der geplanten Forschungstätigkeit soll eine Anlage zur solaren Kühlung mit einer thermischen Kühlleistung von 5 bis 10KW und der Option Warmwassererzeugung konzipiert und getestet werden. In Zusammenarbeit mit dem Kooperationspartner AS Solar GmbH wird das Verhalten des Gesamtsystems analysiert und Regelungsstrategien entwickelt. Aus geeigneten marktverfügbaren Komponenten wird ein Teststand am Standort Hannover aufgebaut und für mindestens eine Heiz- und eine Kühlperiode untersucht. Da geplant ist die Anlage zukünftig in ariden Klimaregionen zu vertreiben, werden parallel und vorbereitend zur Teststandentwicklung Anlagen-Simulationen mit entsprechenden Klimabedingungen erarbeitet und durchgeführt. Wichtige Zielsetzung ist der verbesserte modularisierte und robuste Aufbau der Komponenten. Unter anderem werden Wartungsfreundlichkeit, Transportfähigkeit, Bedienbarkeit optimiert und getestet.
Der Kühleffekt wird erreicht, indem dem Gebäude mittels solarthermischen Kollektoren und dem Einsatz einer Absorptionswärmepumpe Wärme entzogen wird. Der Vorteil einer Absorptionswärmepumpe besteht in weniger beweglichen Teile, relativer Robustheit gegenüber Umwelteinflüssen und geringer Ansprüche bezüglich der genutzten Temperaturdifferenzen, so dass das System in den geplanten Einsatzgebieten voll zum Tragen kommt. Es wird eine trockene Abwärmeentsorgung (Trockenkühler) verwendet, da in ariden Gegenden das zur Kühlung notwendige Wasser meist stark begrenzt ist.
Im Rahmen des Projekts soll die Miniaturisierungsmöglichkeit für eine spätere Marktentwicklung der eingesetzten Komponenten Absorptionswärmepumpe und Speicher angedacht werden. Bisher vertriebene Anlagensysteme sind für den geplanten speziellen Anwendungsfall zu schwer, zu voluminös und zu kompliziert zu bedienen.
Laufzeit
03/2011 bis 02/2013
Förderung
EFRE – Europäischer Fond für regionale Entwicklung
