Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Der Energiebedarf zur K\u00fchlung bzw. Klimatisierung von Wohn- und Arbeitsbereichen nimmt weltweit stark zu. Gegenw\u00e4rtig wird der steigende K\u00e4ltebedarf im Wesentlichen durch elektrisch angetriebene Kompressionsk\u00e4ltemaschinen gedeckt, was zu einem Anstieg der Kohlendioxidemissionen f\u00fchrt. Der stark ausgepr\u00e4gte tageszeitliche Verlauf der ben\u00f6tigen K\u00e4lteleistung f\u00fchrt au\u00dferdem zu einer Lastspitze in der Stromversorgung, die zu einer hohen Belastung und zu Ausf\u00e4llen der Stromversorgungsnetze im Sommer f\u00fchrt. Eine Alternative dazu ist die solarthermische K\u00e4lteerzeugung mit Absorptionsk\u00e4ltemaschi-nen.
\nZiel des Projektes ist es, die Markteinf\u00fchrung einer neuen Technologie im Bereich der Klimatechnik f\u00fcr kleine und mittlere Leistungen durch eine messtechnische Begleitung des Ersteinsatzes der vom ILK Dresden und WEGRA Anlagenbau GmbH entwickelten Kleinabsorptionsk\u00e4ltemaschine (KAKM) zu unterst\u00fctzen und deren Leistungsf\u00e4higkeit im Praxiseinsatz nachzuweisen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie KAKM kann mit beliebigen W\u00e4rmequellen \u00fcber gro\u00dfe Temperaturbereiche (Solarthermie, BHKW, Fernw\u00e4rme) betrieben werden. Im Rahmen des Projektes sollen drei, bez\u00fcglich W\u00e4rmequelle und R\u00fcckk\u00fchlung verschiedenartige Systeme zur thermischen K\u00e4lteerzeugung \u00fcber einen Zeitraum von 2 Jahren (K\u00fchlperioden) messtechnisch begleitet werden. Der Einsatz folgender W\u00e4rmequellen ist vorgesehen: Flachkollektoren, Abw\u00e4rme eines motorischen BHKW, ggf. Vakuumr\u00f6hrenkollektoren. Zur R\u00fcckk\u00fchlung sollen marktverf\u00fcgbare offene Nassk\u00fchlwerke sowie trockene R\u00fcckk\u00fchlwerke eingesetzt werden.
\nDie Anlagen werden messtechnisch so ausger\u00fcstet, dass Aussagen \u00fcber die erzeugten K\u00e4ltemengen, \u00fcber die vom BHKW bzw. der Solarthermieanlage bezogenen W\u00e4rmemengen, Temperaturniveaus der W\u00e4rmen, Wasser- bzw. Stromverbrauch des R\u00fcckk\u00fchlers usw. getroffen werden k\u00f6nnen.
\nDer zweite Schwerpunkt des Projekts ist die detaillierte Vermessung der KAKM innerhalb eines geeigneten Versuchsstands, um detaillierte Messwerte \u00fcber den gesamten Arbeitsbereich zu gewinnen und die Auswirkungen extremer Randbedingungen beurteilen zu k\u00f6nnen.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Innerhalb dieses Projektes wurde die Kleinabsorptionsk\u00e4ltemaschine Wegracal SE 15 auf einem Leis-tungspr\u00fcfstand detailliert vermessen. Die dabei gewonnenen Daten dienen als Grundlage zur Planung von Gesamtsystemen zur solaren Heizung und K\u00fchlung bzw. zur Kraft-W\u00e4rme-K\u00e4lte-Kopplung.
\nInnerhalb des zweiten Projektschwerpunktes wurden drei Demonstrationsanlagen aufgebaut und deren Betrieb wissenschaftlich begleitet. Beim Aufbau dieser Systeme konnten wie vorgesehen, verschiedene Technologien der W\u00e4rmebereitstellung, R\u00fcckk\u00fchlung und Raumk\u00fchlung umgesetzt werden.
\nBei der Kraft-W\u00e4rme-K\u00e4lte-Kopplungs-Anlage gelang es wegen hydraulischer und regelungstechnischer Probleme nicht, die potentiell hohen Heizwassertemperaturen des Blockheizkraftwerkes der Absorptionsk\u00e4ltemaschine zur Verf\u00fcgung zu stellen. Da f\u00fcr die Fu\u00dfbodenk\u00fchlung nur relativ hohe Kaltwassertemperaturen ben\u00f6tigt werden, konnte die Anlage trotzdem betrieben werden, allerdings in Teillast mit max. 50 % der Nennleistung. Die hohe Verf\u00fcgbarkeit der Heizw\u00e4rme aus dem BHKW erm\u00f6glicht deutlich l\u00e4n-gere Betriebszeiten als mit solarthermischen Antrieb, was sich g\u00fcnstig auf die Wirtschaftlichkeit auswirkt.
\nDas System mit Flachkollektoren arbeitete mit vergleichsweise niedrigen Antriebstemperaturen. Durch den offenen Verdunstungsk\u00fchler wurden typische K\u00fchlwassertemperaturen im Bereich von 27\u00b0C mit geringem Hilfsenergiebedarf bereitgestellt, was den Betrieb mit niedrigen Antriebstemperaturen erm\u00f6glichte. Da weniger R\u00e4ume an die K\u00e4lteversorgung angeschlossen wurden als geplant, war der K\u00e4ltebedarf in der Regel geringer als die K\u00e4lteleistung. Dies f\u00fchrte zu niedrigen durchschnittlichen Kaltwassertemperaturen und damit zu einem etwas geringeren W\u00e4rmeverh\u00e4ltnis. Durch die Nutzung eines Holzpelletkessels kann ein CO2-freies thermisches Backup realisiert werden.
\nBei der dritten Anlage wurde ein trockenes R\u00fcckk\u00fchlwerk in Kombination mit Vakuumr\u00f6hrenkollektoren eingesetzt. Durch die Nutzung drehzahlvariabler Ventilatoren konnte der Strombedarf f\u00fcr die R\u00fcckk\u00fchlung auf ein der Verdunstungsk\u00fchlung vergleichbares Niveau gesenkt werden. Die h\u00f6heren K\u00fchlwassertemperaturen k\u00f6nnen durch h\u00f6here Heizmedientemperaturen gr\u00f6\u00dftenteils kompensiert werden, solange nicht sehr niedrige Kaltwassertemperaturen bereitgestellt werden m\u00fcssen. Damit stellt diese Kombination eine interessante Option f\u00fcr Regionen mit Wasserknappheit oder zur Reduzierung des Wartungsaufwan-des dar. Die direkte Beheizung der K\u00e4ltemaschine mit dem Solarfluid und die Realisierung einer Notk\u00fchlung unter Nutzung des R\u00fcckk\u00fchlers haben sich bew\u00e4hrt.
\nDie Demonstrationsanlagen erzielten insgesamt gute Betriebsergebnisse. Gleichzeitig konnten wichtige Erkenntnisse zur Verbesserung der Betriebssicherheit der Anlagen und zur Optimierung der Gesamtsysteme gewonnen werden. Die Abstimmung der Systemkomponenten und deren Regelung ist eine wichtige Voraussetzung, um die angestrebten Parameter zu erreichen sowie eine hohe Effizienz und Betriebssicherheit des Gesamtsystems zu gew\u00e4hrleisten.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Zur Verbreitung der Vorhabensergebnisse wurden sowohl vom Bewilligungsempf\u00e4nger ILK Dresden als auch vom Kooperationspartner Wegra eine Reihe von Vortr\u00e4gen auf Symposien, Konferenzen und Workshops gehalten.
\nErg\u00e4nzt wurde dies durch die Teilnahme an Messen und Ausstellungen. Die Fa. Wegra stellte die KAKM zur solaren K\u00fchlung und KWKK, teilweise in Verbindung mit Kooperationspartnern, u. a. auf folgenden Messen aus: Intersolar 2004, 2005 und 2006; 3. und 4. Symposium Solares K\u00fchlen in der Praxis in Stuttgart; IKK\/Enkon 2005 und 2007, Solarmesse Mailand 2006.
\nAnl\u00e4sslich der Einweihung der solarthermischen K\u00e4lteanlage am ILK Dresden wurde am 18.Juli 2006 eine Veranstaltung durchgef\u00fchrt, in der die Anlage und die Technologie der solarthermischen K\u00e4lteerzeugung der interessierten \u00d6ffentlichkeit vorgestellt wurde. Mehr als 60 Teilnehmer aus Planung, Industrie und Forschung informierten sich im Rahmen eines Vortragsprogramms \u00fcber aktuelle Entwicklungen aus den Bereichen Solarthermie und solarthermische und photovoltaische K\u00e4lteerzeugung.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die solare K\u00fchlung im kleinen Leistungsbereich stellt eine interessante Option zur Vermeidung der durch sommerliche Nutzung von Kompressionsk\u00e4ltemaschinen hervorgerufenen Probleme (Stromverbrauch und elektrischer Leistungsbedarf) dar und ist gleichzeitig eine sinnvolle Erg\u00e4nzung solarthermischer An-lagen zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterst\u00fctzung. Die Nutzbarkeit der Absorptionsk\u00e4ltetech-nik in Kombination mit verschiedenen Solarkollektortypen, Blockheizkraftwerken und unterschiedlichen R\u00fcckk\u00fchlsystemen konnte innerhalb des Projektes erfolgreich demonstriert werden.
\nF\u00fcr die st\u00e4rkere Nutzung dieser Technologie ist es notwendig, die Systemkosten zu senken, Standardsysteme mit aufeinander abgestimmten Komponenten zu entwickeln, Synergien zu erschlie\u00dfen sowie Betriebserfahrungen an Referenzanlagen in S\u00fcdeuropa zu gewinnen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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