Technik Kühlung durch EE

Bei erneuerbaren Energien steht neben der Stromerzeugung die Wärmenutzung im Zentrum. Erneuerbare Energien können aber auch zur Kältegewinnung eingesetzt werden. Hier sind verschiedene Wege möglich:

• Wärme aus erneuerbaren Energien (Solarwärme, tiefe Erdwärme) mit einem Temperaturniveau von 80 bis 120 Grad Celsius kann in thermisch verdichtenden Absorptionskälteanlagen direkt verwendet werden.

• Über dem Pfad Stromerzeugung kann EE-Strom zum Betrieb von elektrischen Kälteanlagen eingesetzt werden.

• Bei mit Erdwärme betriebenen Wärmepumpen kann im Sommer der Prozess umgekehrt werden, wobei die Wärme dem Gebäude entzogen und in das Erdreich geführt wird.

In der Vergangenheit gab es in Deutschland nur vereinzelt und zusätzlich geförderte Demonstrationsprojekte , bei denen solarthermisch gewonnene Wärme als Energiequelle für den thermischen Verdichter einer Adsorptionskältemaschine genutzt wurde. In der Regel werden wegen der erreichbaren höheren Arbeitstemperaturen bei der solarthermischen Anlage Vakuumröhrenkollektoren eingesetzt. Weltweit sind nur einige Hundert Anlagen mit solarer Kühlung in Betrieb gegangen, die meisten in Spanien und Deutschland. Da in den Sortptionskälteanlagen prinzipiell auch jede andere Wärmequelle mit einem Temperaturniveau im Bereich von 80 bis 120 Grad Celsius genutzt werden kann, kommt auch tiefe Erdwärme oder Wärme aus Biomasse-BHKW als direkte Wärmequelle in Frage. Insbesondere mit erneuerbaren Energien betriebene Wärmenetze, bei denen im Sommer kaum Wärmenachfrage besteht, bieten sich dafür an. In daran angeschlossene Gebäude kann statt einer elektrisch angetriebenen Kältemaschine dann eine thermische Kältemaschine zum Einsatz kommen. Wesentlicher Nachteil dieser thermodynamisch vorteilhaften Anwendung sind die ggü. eine elektrischen Kompressionskältemaschine viel höheren Investitionskosten und schlechte Wirtschaftlichkeit.

Heizen und Kühlen mit einer Wärmepumpe

Durch den großen Preisverfall bei Photovoltaikanlagen kann die solare Kühlung über den Zwischenschritt PV-Stromerzeugung sogar kostengünstiger erfolgen, da zudem die kostengünstigeren elektrischen Kompressionskältemaschinen zum Einsatz kommen können. Zwar gilt dieser Weg als thermodynamisch weniger effizient, doch letztlich ist für den Anlagenbetreiber nur der Preis pro kWh Kälte relevant.

Wird das Gebäude mit einer Erd- oder Grundwasser-Wärmepumpe beheizt, bietet sich eine besonders elegante und einfache Möglichkeit der Kühlung an. Mit der sogenannten freien Kühlung kann bei vorhandener Erdwärmepumpe auch ganz ohne Einsatz einer Kältemaschine gekühlt werden. Im Sommer wird dabei im einfachen Umwälzbetrieb das Wärmeübertragungsmedium die Wärme aus dem Gebäude in das Erdreich gespeichert. Im Winter wird die Wärme aus dem Erdreich wieder durch die Wärmepumpe entnommen.