Hochschule Karlsruhe: Wenn die Sonne das Gebäude kühlt

Dass sich mithilfe von Sonnenenergie ein Gebäude nicht nur wärmen, sondern auch kühlen lässt, stellt die Hochschule Karlsruhe unter Beweis. Mithilfe von Vakuum-Röhrenkollektoren auf einer Anlagenfläche von 400 m² in Kombination mit einer Dampfstrahlkältemaschine können die Räumlichkeiten effektiv klimatisiert werden. Die dahinterstehende Technologie bildet eine Prozessdampf-Erzeugung im Temperaturbereich von 100-150° C. Aufgrund des zu diesem Zeitpunkt einmaligen Projekts sowie der technischen Leistung erhielt der Fachbereich Technik und Wirtschaft den OTTI-Innovationspreis in der Kategorie „Thermische Solarenergie 2015“ sowie im selben Jahr den Intersolar AWARD für „Solar Projects in Europe“.

Prinzipiell ist die Idee einer Dampfstrahlkältemaschine nicht neu. Doch üblicherweise dienen ihr als Energiequellen Erdgas, Abwärme, Öl oder Kohle. Die Besonderheit in Karlsruhe ist, dass der Dampf, der für die Maschine benötigt wird, durch eine Solaranlage entsteht. Um dies zu ermöglichen wurden auf dem Scheddach 80 Vakuum-Röhrenkollektoren mit Plasmaenergie von der Firma Ritter XL Solar montiert.

Diese Hochleistungskollektoren produzieren während der Sommerzeit emissionsfreien Prozessdampf mittels einer Direktverdampfung im Kollektorfeld. Im nächsten Schritt dient der Dampf dann als Antriebsenergie, um das Wasser zu kühlen. Was paradox klingen mag, ist jedoch Sinn und Zweck des Verfahrens: Je heißer der Tag, desto besser kann gekühlt werden.

Im Winter profitiert die Hochschule ebenfalls von der Solaranlage, denn dann generieren die Kollektoren jene Wärme, die für Heizung und Warmwasser im Gebäude benötigt wird.

Die Vakuum-Röhrenkollektoren in der solarthermischen Anlage erreichen mindestens 160 Megawattstunden jährlich, teilweise sogar bis zu 180 Megawattstunden. Um das Verfahren noch effizienter zu gestalten, optimierte man bei Ritter XL Solar die Dämmung und die Strömungsführung bei der Dampferzeugung. Aber auch die Möglichkeit zur Energiespeicherung darf nicht außer Acht gelassen werden, weswegen an der Hochschule Latentwärmespeicher auf Polyethylen-Basis zum Einsatz kommen. Ein weiterer latenter Kältespeicher bewahrt die überschüssige Kälteenergie mittels eines Paraffin-Wasser-Mediums.

Insgesamt überzeugt das Zusammenspiel aus Solaranlage und Dampfstrahlkältemaschine vor allem durch seine flexiblen Einsatzmöglichkeiten während der verschiedenen Jahreszeiten. Ein nachhaltiges Vorzeigeprojekt, das hoffentlich viele Nachahmer findet.

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