Kasseler Forscher haben ein System entwickelt, um die Abwärme von Industrieprozessen effizienter zur Kühlung einzusetzen. Durch den Einsatz von Sorptionskältemaschinen könnte der Nutzungsgrad bei der Kraft-Wärme-Kopplung somit deutlich steigen. Die Sorptionskälteanlagen seien jedoch nicht ohne Einschränkungen einzusetzen.
Bereits heute wird in Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK), die bei der Stromerzeugung entstehende Abwärme zum Heizen von Gebäuden verwendet. "Der Einsatz von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen ergibt aus energetischer Sicht Sinn", sagt Dipl.-Ing. Ottmar Pfaffenbach, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fachgebiet Umweltgerechte Produkte und Prozesse der Uni Kassel: "Im Vergleich zur getrennten Erzeugung von Strom und Wärme werden für die kombinierte Herstellung rund 66 Prozent weniger Primärenergie benötigt."
Die Verwendung der bei KWK-Prozessen entstehenden Abwärme außerhalb der Heizperiode sei heute jedoch nur in Einzelfällen umgesetzt. Dieses Defizit ließe sich jedoch mithilfe der Sorptionskältetechnik beseitigen. "Nehmen wir ein Beispiel", erläutert er: "Uni Kassel würde um ihr Rechenzentrum und Büros mit Strom zu versorgen einen Blockheizkraftwerk (BHKW) nutzen. Im Winter wird die durch Stromerzeugung produzierte Abwärme zum Heizen der Büroräume gebraucht, im Sommer dagegen dank einer zwischengeschalteten Sorptionskälteanlage, die thermische Energie in Kälte umwandelt, dient sie zur Klimatisierung der Räume."
Angesichts der Tatsache, dass der Bedarf an Raumklimatisierung und Prozesskühlung deutschlandweit steigt – Studien zufolge ist bis 2020 im Bereich der Gebäudeklimatisierung eine Verdreifachung der gekühlten Fläche auf 3,8 Quadratmeter pro Bewohner zu erwarten – und dass derzeit über zehn Prozent des nationalen Stromverbrauches für die Bereitstellung von Kälte aufgewendet werden, ein wichtiger Lösungsweg.
Die Sorptionskälteanlagen seien jedoch nicht ohne Einschränkungen einzusetzen: "Im Normalfall muss für eine Klimaanlage eine Kaltwassertemperatur von 6 Grad Celsius erreicht werden." Dieser Standardwert sei jedoch nur mit einer Anlage auf Basis des Stoffpaares Ammoniak und Wasser zu erzielen. Bei dieser Variante ist nicht nur die Verwendung des Ammoniaks bedenklich, sondern auch der hohe Investitionsaufwand.
Alternativ dazu können Anlagen auf Basis des Stoffpaares Lithiumbromid und Wasser eingesetzt werden. Diese jedoch erreichen nicht den vorgegebenen Kältestandard. Pfaffenbachs Lösung: eine Kältemaschinen-Kaskade, die eine Sorptionskälteanlage und Kompressionskälteanlage verbindet. Diese innovative Anlagenkombination, die im Labormaßstab am Fachgebiet bereits erprobt wurde, soll exemplarisch eine technische Lösung zeigen, welche unter den genannten Bedingungen in Zukunft wirtschaftlich einsetzbar sein könnte. Hierbei werden die Investitionskosten für die Kälteanlage im Vergleich zu heute üblichen technischen Lösungen annähernd halbiert und trotzdem der deutlich überwiegende Teil der benötigten Kältemenge direkt durch die Sorptionskälteanlage bereitgestellt.
