Solare Kühlung

Solare Kühlung - unglaublich: Die Sonne kann die Energie für Kühlung bereit stellen.

Es klingt unglaublich, doch mit Sonnenenergie kann man auch kühlen. Die ersten Versuche gab es bereits im 19. Jahrhundert, heute steht die Technik der solaren Kühlung kurz vor dem Durchbruch.

Mitte des 19. Jahrhunderts kombinierte der französische Ingenieur Augustin Mouchot das Kollektor-Prinzip mit seit alters her bekannten Brennspiegeln. Er schuf so die ersten konzentrierenden Kollektoren, die mit ihren hohen Temperaturen Wasser in Dampf verwandeln und damit Dampfmaschinen antreiben konnten. 1866 konnte Mouchot die erste funktionsfähige Solar-Dampfmaschine in Betrieb nehmen. Später konstruierte er für die Pariser Weltausstellung von 1878 eine weitere Maschine, mit ihr ließ sich eine Druckerpresse antreiben. Als er den solar erzeugten Dampf in eine Eismaschine leitete, erstand der erste Eisblock, der jemals mit Sonnenstrahlen erzeugt wurde.

Solar-Dampfmaschine von Mouchot bei der Pariser Weltausstellung 1878
Quelle: www.udo-leuschner.de/basiswissen/SB111-06.htm

Wie funktioniert solare Kühlung?

Der weltweite Bedarf nach Kälteenergie steigt seit Jahren stärker als der Bedarf nach Wärmeenergie. In Europa werden dazu üblicherweise Kompressionskältemaschinen eingesetzt, die jeder vom eigenen Kühlschrank kennt. Bei der solaren Kühlung wird Luft oder ein Gemisch aus Wasser und Lösungsmittel durch Solarwärme erhitzt. Bei den Wasser gekühlten Systemen wurden im Schnitt 3 Quadratmeter Kollektorﬂäche pro kW Kühlleistung installiert. Bei den Systemen zur Luftkühlung wurden durchschnittlich 10 Quadratmeter Kollektorﬂäche pro 1.000 Kubikmeter Zuluft in der Stunde errichtet. Die Kosten solarer Kühlanlagen liegen derzeit bei 1.300 bis 8.000 Euro pro kW Kälteleistung, für die Zukunft werden Kosten unter 1.000 Euro pro kW Kälteleistung angepeilt.

Europaweit waren Ende 2007 rund 200 Anlagen zur solaren Gebäudekühlung installiert, weltweit 250 bis 300 Anlagen. In Österreich waren Ende 2008 etwa 20 solarthermische Kühlanlagen zur Gebäudekühlung errichtet. Etwa 10 Anbieter sind in Europa am Markt. Die meisten Anlagen stehen in Deutschland und Spanien. Die gesamte Kälteleistung aller installierten Anlagen beträgt mehr als 8.000 kW, die Kollektorﬂäche 20.000 Quadratmeter. Gekühlt werden derzeit vor allem Bürogebäude, Laboreinrichtungen, Hotels und Industrieanlagen, vereinzelt auch Krankenhäuser, Sportcenter oder Weinkeller.

Den aktuellsten Überblick zum Stand der solaren Kühlung liefert das Projekt "Reduction of costs of Solar Cooling systems (ROCOCO)", auch Projekte wie KLIMANET, COOLSAN, KeepCool oder Klima- und Prozesskälte aus Sonnenenergie analysierten bereits Potenziale für die solare Kühlung (nähere Infos siehe KONTAKT in rechter Spalte). Ziel des laufenden EU-Projektes SOLAIR ist es, die Verbreitung von kleinen und mittleren solaren Klimatisierungsanlagen voranzutreiben und zu stärken.

Geschlossene Verfahren (Kaltwasserverfahren)

Die geschlossenen Verfahren (Kaltwasserverfahren) nutzen das allseits bekannte Kühlschrank-Prinzip, wobei die Kompressorpumpe durch die Solaranlage ersetzt wird. Dabei wird ein Gemisch aus Wasser und Kühlmittel (z. B. Ammoniak, Lithiumbromid) durch Solarwärme erhitzt. Das Kühlmittel dampft aus, wird im benachbarten Behälter kondensiert und unter Vakuum auf einen Wärmetauscher versprüht, wo es wieder verdampft. Die Wärme zum Verdampfen entzieht es dem Wasser, welches durch den Wärmetauscher ﬂießt. Das Wasser kühlt sich dabei um etwa 6 Grad Celsius ab und kann zur Raumkühlung verwendet werden. Danach wird das verdampfte Kühlmittel wieder verﬂüssigt, mit Wasser gemischt und der Kreislauf beginnt von neuem.

Beispiel einer solaren Kühlmaschine (Kaltwasserverfahren)
Quelle: www.sol-ution.at

Offene Verfahren (Kaltluftverfahren)

Die offenen Verfahren (Kaltluftverfahren) arbeiten mit Luft statt mit Flüssigkeiten. Warme Außenluft wird angesaugt, über ein so genanntes Sorptionsrad getrocknet, welches mit Solarwärme erhitzt wird. Die getrocknete Luft wird anschließend mit Wasser besprüht, kühlt sich ab und wird im Gebäude verteilt. Dort sorgt sie für angenehm kühle Raumtemperaturen auch an heißen Sommertagen. Solche Anlagen werden auch als Dessicantanlagen bezeichnet.