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StartseiteForschung aktuellMit der Sonne kühlen03.04.2006

Mit der Sonne kühlen

Experten erörtern Wirtschaftlichkeit thermischer Klimatisierung und Kälteerzeugung

<strong>Technik. - Im heißen Sommer 2003 waren Kühlgeräte der Renner in den Baumärkten. Aber ihr Strombedarf brachte die Elektrizitätswerke an ihre Grenzen. Abhilfe bietet das Kühlen mit Hilfe der Sonne. Darum drehte sich auch das 4. Symposium "Solares Kühlen in der Praxis".</strong>

Von Cajo Kutzbach

Ursula Eicker und Uli Jakob vor einer Diffusions- Absorptionskältemaschine. (zafh.net)
Ursula Eicker und Uli Jakob vor einer Diffusions- Absorptionskältemaschine. (zafh.net)
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Solares Kühlen in der Praxis

Wenn wir aus dem Wasser steigen, wird uns kühl, weil das Wasser uns Wärme, also Energie, entzieht, um zu verdunsten, also vom flüssigen in den gasförmigen Zustand zu gelangen. 1998 kühlte an der Stuttgarter Hochschule für Technik die weltweit erste Solare Kühlung den Ausstellungsraum. Die Frischluft wird dabei an Silicagel vorbei geführt, das der Luft die Feuchtigkeit entzieht. Da diese getrocknete Luft viel mehr Wasser verdunsten kann, als Frischluft, kühlt diese Anlage stärker als reine Verdunstung. Damit das Silicagel wieder trocknet, strömt heiße Luft aus Sonnenkollektoren darüber. Was damals noch recht teuer schien, wird durch steigende Energiepreise immer lohnender. Sechs Megawatt Kälteleistung erzeugen großen Anlagen bereits heute mit Hilfe der Sonne. Und das ist erst der Anfang. Bauphysikprofessorin Ursula Eicker, Veranstalterin des Symposiums Solares Kühlen in der Praxis an der Hochschule für Technik in Stuttgart:

"Besonders interessant sind die kleinen Leistungsbereiche. Also da, wo die elektrische Kälte ja absolut dominiert, also die kleinen zwei, drei Kilowatt Kältemaschinen, die man praktisch im Baumarkt kaufen kann, da gibt's auf der thermischen Seite noch nichts Vergleichbares. Also das sind alles Entwicklungen, die im Protoyp-Stadium sind. Wir selber entwickeln hier an der Hochschule Geräte. Einfach weil der Markt der elektrischen Anlagen so groß ist und so unschlagbar billig die Anlagen heute sind, ist da noch einiges an Entwicklung zu tun, dass man die Kosten auch runter bekommt."

Große Anlagen rechnen sich schon heute und kühlen bereits Büros, Weinkeller, Bibliothek, oder Fabrikhalle. Eines der technischen Probleme dabei ist die Wärme.

"Solaranlagen werden ja selten auf so hohem Temperaturniveau betrieben wie das bei der thermischen Kühlung erforderlich ist. Da geht man ja in Bereiche von 80 bis 90 Grad. Da gibt‘s schon noch Probleme zu lösen, dass die Anlagen nicht ständig kochen. Ein paar Systemtechnikfragen gibt es da schon zu lösen und auch Einiges im Bereich der Regelungstechnik zu optimieren. Aber das sind im Grunde keine grundsätzlichen Probleme, sondern eher: Es muss einem einfach gelingen, diese beiden Technologien miteinander zu verheiraten, es muss Komplettpakete geben, man muss diese ganzen Kinderkrankheiten überwinden, die es ja auch bei den kleinen Solaranlagen gab."

Der Markt für kleine Kühlanlagen ist vor allem in südlicheren Ländern riesig. Solares Kühlen wird dort die Stromnetze ganz erheblich entlasten und den Energiebedarf senken. Uli Jakob ist Geschäftsführer des Zentrums für Angewandte Forschung an Fachhochschulen im Bereich Nachhaltige Energietechnik. Er schildert ein neues Verfahren, bei dem statt Silicagel und ähnlichen Stoffen eine Flüssigkeit der Luft die Feuchtigkeit entzieht:

"Grundsätzlich interessant sind gerade die Neuentwicklungen im Flüssigsorbtionsbereich. Man hat Außenluft, die man in die Kälteanlage ansaugt. Das wird dann durch eine Salzlösung in diesem Fall durchgelassen. Diese nun entfeuchtete Luft wird nun im Prozess weiter geschoben und wird dann wiederum befeuchtet, um durch eine adiabate Kühlung, wie man sie auch von einem nassen Handtuch kennt, entsprechend herunter gekühlt und dem Raum zugeführt wird. Wiederum wird die Solarenergie, die wir benutzen, eigentlich nur für die Regeneration dieser Salzlösung genutzt."

Andere Anlagen arbeiten mit ähnlichen Verfahren und anderen Materialien, je nachdem, welche Temperaturen man benötigt. Viele Systeme können im Winter auch Wärme erzeugen. Bessere Wirkungsgrade und damit geringere Kosten liefern Anlagen, bei denen man die Abkühlung in mehreren Stufen erreicht:

"Das sind die zweistufigen und mittlerweile auch die ersten dreistufigen Anlagen, die fast eine Verdopplung der jeweiligen Leistungszahl bringen. Das macht natürlich die ganze Geschichte kostengünstiger. Der Pferdefuß an der Sache ist: Man braucht natürlich deutlich höhere Temperaturen, um diese Maschinen anzutreiben. Man fängt bei den zweistufigen so bei 150 Grad Celsius etwa an. Und da sind natürlich unsere normalen Kollektoren nicht mehr geeignet. Das heißt, Sie brauchen spezielle Kollektoren, Röhrenkollektoren, konzentrierende Kollektoren, die diese hohen Temperaturen liefern können. Und dann gehen sie auch automatisch in Gebiete, die viel direkte Sonnenstrahlung haben. Also das ist dann wirklich eine Technik für den Mittelmeerraum. Aber dort sind erste Projekte jetzt realisiert, und das bietet ein sehr gutes Potenzial."

Vor allem, wenn die Energiepreise weiter steigen und sich das Klima weiter erwärmt.

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