Fraunhofer ICT

Mit der Sonne kühlen

27.6.2017

Gemeinsam mit Industrieunternehmen und der Hochschule Offenburg entsteht am Campus des Fraunhofer-Instituts für Chemische Technologie in Pfinztal der Demonstrator eines hoch effizienten - und damit zukunftsfähigen - Klimatisierungssystems zur regenerativen, simultanen Erzeugung von Kälte und Wärme.

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© Foto Fraunhofer ICT

Solar-Luft-Kollektor am Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT, Pfinztal bei Karlsruhe

Durch Solarluftkollektoren erwärmte Luft wird dazu genutzt, um mit einer neuen thermochemischen Adsorptionskältemaschine bei industriellen Klimatisierungsprozessen  hohe Wirkungsgrade zu erzielen. Wirtschaftliche Vorteile entstehen durch die hohe Energieausbeute und damit deutlicher CO2-Reduktion bei anvisierten geringen Investitions- und Betriebskosten der Anlage. Im Kern eines durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Vorhabens (Projekt »STARK – Solarthermische Anlage zur Raumklimatisierung«, Förderkennzeichen 01LY1619B) steht die Entwicklung und pilothafte Umsetzung einer strömungsoptimierten Anlage zur Kälteerzeugung, die in ein Solarluftkollektorfeld integriert wird und mit Zeolithen als Adsorptionsmaterialien bei Niedertemperaturbeladung arbeitet. Um mit solarer Wärme effizient kühlen zu können, werden hierbei speziell optimierte Adsorptionskältemaschinen mit Zeolith-Wasser-Kreisläufen entwickelt, die direkt mit heißer Luft betrieben werden können.

Zeolithe sind hochporöse Kristalle mit stark hydrophilen Oberflächen. Bei Kontakt mit Wasser oder Wasserdampf werden die Wassermoleküle an der Oberfläche des Kristallgitters gebunden (adsorbiert). Kombiniert man Zeolithe mit einem Wasserbehälter (Verdampfer), nehmen die Zeolithe das gasförmige Wasser aus dem Wasserbehälter auf und stören dadurch das Wasser-Wasserdampf-Gleichgewicht. Dadurch kommt es zu einer weiteren Verdampfung von Wasser. Die hierfür benötigte Verdampfungsenthalpie wird dem Verdampfer entzogen, der sich infolgedessen abkühlt. Über einen Wärmetauscher kann diese Abkühlung zur Raumklimatisierung genutzt werden. Ist das Zeolith vollständig mit Wasser beladen, wird der Vorgang umgekehrt, indem heiße Luft aus den Solarkollektoren an dem Zeolith vorbeigeleitet wird und dieses infolgedessen das gebundene Wasser wieder abgibt. Dieser Kreisprozess lässt sich einige tausend Mal wiederholen. Eine kontinuierliche Kälteproduktion wird zudem durch zwei parallel arbeitende Zeolithreaktoren ermöglicht. Während der eine Reaktor Kälte produziert, wird der andere regeneriert.

Eine nachhaltige und bezahlbare Energieversorgung sowie der effiziente Umgang mit Energie bilden Schwerpunkte der aktuellen Forschung des Fraunhofer ICT. Innerhalb der Arbeitsgruppe »Energieeffiziente Systeme« befasst sich das Institut mit thermischen Speichern für mobile und stationäre Anwendungen auf Basis der latenten und thermochemischen Speicherung.

Besuchen Sie uns am 28. und 29. Juni in Karlsruhe auf der Energie-Effizienz-Messe CEB®, wir sind auf dem Standplatz B 06 und stellen Ihnen gerne unsere neuesten Forschungsergebnisse in der Wärmespeicherung vor.