Absorptionskälteanlagen wandeln die bei der Stromerzeugung anfallende Wärme in Kälte um und könnten die Kraft-Wärme-Kopplung noch wesentlich effizienter machen. Das Potenzial dieser Absorptionskälteanlagen liegt momentan jedoch brach, da sie bisher eher schwerfällig und teuer sind. Beides konnten nun Wissenschaftler der TU Berlin in einem gemeinsamen Projekt mit der Vattenfall Wärme AG und dem Zentrum für angewandte Energieforschung (ZAE) in Bayern deutlich verbessern. Feldtests sollen Absorptionskälteanlagen nun zur Marktreife führen.
Neue Absorptionskälteanlagen sind flexibler und leichter
Die bisher verfügbaren Absorptionskälteanlagen sind unnötig groß und träge, sagt Stefan Petersen, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fachgebiet Maschinen- und Energieanlagentechnik der TU Berlin. Ursächlich sind konstruktive Mängel wie "tote Räume", die keinerlei Funktion haben, und sogenannte Flüssigkeitssümpfe aus Kälte- oder Lösungsmitteln, die in den Prozess gar nicht involviert sind. Indem Wärmetauscher und das Gehäuse nicht wie bisher getrennt voneinander konstruiert, sondern als Einheit optimiert wurden, gelang es, unter anderem diese toten Räume zu vermeiden. "Mit dem Ergebnis, dass unsere Systeme nur noch die Hälfte der Zeit brauchen, um den Lastwechsel zu vollziehen beziehungsweise die Volllast zu erreichen", so Petersen. Außerdem brauchen die verbesserten Anlagen nur noch circa ein Drittel der Kälte- und Lösungsmittelmengen, sodass neben dem Betriebsgewicht auch die Investitions- und Betriebskosten reduziert werden.
Abwärme kann im Sommer zur Kühlung eingesetzt
Zusammen mit den Kooperationspartnern der TU Berlin, der Arbeitsgemeinschaft für Wärme und Heizkraftwirtschaft (AGFW), dem Bundesindustrieverband Technische Gebäudeausrüstung (BTGA) und der TU Dresden, werden diese Analgen nun in umfangreichen Feldtests bei 13 Stadtwerken zwischen Hamburg und Rosenheim zur Marktreife weiterentwickelt. Ziel der Praxistests ist es, Heizkraftwerke, die auf dem System der Kraft-Wärme-Kopplung basieren, effizienter zu machen, indem die im Sommer nicht für Heizzwecke einzusetzende Wärme in Kälte umgewandelt wird. So kann die Abwärme zur Kühlung zum Beispiel von Rechenzentren, Büroräumen, Krankenhäusern und bei der Lebensmittelherstellung genutzt werden. Damit wird zum einen die Auslastung und Effizienz der Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen erhöht, denn die Wärme wird so das ganze Jahr über nutzbar. Zum anderen wird der Stromverbrauch im Sommer minimiert, denn 95 Prozent der Klimatisierungskälte wird derzeit noch von Kompressionskälteanlagen produziert, also von Systemen, die aus Strom Kälte erzeugen.
Kostensenkung kann Kühlpotenzial durch Abwärme erschließen
Absorptionskälteanlagen nutzen häufig ein Ammoniak-Wasser-Gemisch als Kältemittel, das aufgrund des kleineren spezifischen Volumens als herkömmliches Kältemittel in Kompressionskälteanlagen nahezu ohne Zufuhr elektrischer Energie zum Verdampfen gebracht werden kann. Durch die Zufuhr von z. B. Abwärme eines Blockheizkraftwerkes wird der Kältemitteldampf im Generator wieder aus der Lösung ausgetrieben. Im Kondensator wird der Kältemitteldampf durch zugeführtes Kühlwasser verflüssigt. Die entstehende Wärme wird ebenfalls über das Kühlwasser abgeführt. Das verflüssigte Kältemittel kann anschließend im Verdampfer erneut verdampft werden und somit Kälte produzieren. Damit der Einsatz von Absorptionskälteanlagen auch wirtschaftlich interessant werden, müssen die Grenzkosten der Kälteerzeugung kleiner als die der Kompressionskälte sein. Aus diesem Grund sind insbesondere die Senkung der Anschaffungs- als auch Betriebskosten von besonderer Bedeutung für die weitere Verbreitung von Absorptionskälteanlagen.
