Entwicklung einer solar angetriebenen Absorptionskälteanlage mit einem Eisspeicher

Kurzbeschreibung

Das Ziel des Projektes war die Entwicklung einer solar angetriebenen, ausschließlich mit Umgebungsluft gekühlten, Absorptionskälteanlage. Die Kälteleistung der Anlage betrug etwa 10 kW. Als Ergänzung zur Absorptionskälteanlage wurde ein Eisspeicher entwickelt, welcher einerseits als Speicher für überschüssige von der AKM erzeugte Kälteleistung und anderseits als Unterstützung der AKM bei mangelnder Sonneneinstrahlung dient.

 

Ergebnisse

Ammoniak/Wasser-Absorptionskältemaschine

 

 

Die Anlage wird mit dem Arbeitsmittelpaar  Ammoniak/Wasser betrieben, wobei Ammoniak das Kältemittel und Wasser das Lösungsmittel darstellt. Neben den grundlegenden Bauteilen (Austreiber, Verflüssiger, Verdampfer,  Absorber, Umwälzpumpe und Drosselventile) verfügt die Anlage über drei Wärmeübertrager zur Nutzung der inneren Wärmeströme sowie ein  Reservoir für flüssiges Kältemittel. Als Lösungsmittelpumpe dient eine  Membranpumpe. Alle Wärmeübertrager, außer dem Austreiber, sind als  Plattenwärmeübertrager ausgebildet.

Absorptionskältemaschine der ersten Generation (c)
Absorptionskältemaschine der ersten Generation

Um die Anlage zur solar betriebenen Kälteanlage umzubauen, wurde der bis dahin mit Gas befeuerte Austreiber durch einen mit Wasser beheizten  Austreiber ersetzt. Weiterhin musste ein Verdampfer nachgerüstet  werden, da die Anlage ursprünglich einen externen mit Luft beheizten  Verdampfer   hatte. Für den Verdampfer wurde ebenfalls ein  Plattenwärmeübertrager verwendet.

Eisspeicher

Da die Antriebsquelle, die Sonne, nicht permanent zur Verfügung steht, lässt sich ein ständiger Komfort der Kühlung nur mit Hilfe von Wärme- bzw. Kältespeichern gewährleisten. Die Erzeugung von Temperaturen unter 0 °C und damit die Erzeugung von Eis ist nur mit Ammoniak als Kältemittel möglich. Der Volumenbedarf eines Eisspeichers beträgt nur ca. 10 % eines reinen Kalt-Wasserspeichers bei gleicher gespeicherter Kältemenge. Nur mit Eisspeichern ist es praktikabel, im Extremfall bis zu mehrere Tage einen Kühlbetrieb nur über den Eisspeicher zu ermöglichen. Am Markt wurden Produkte erst ab einem Volumen von etwa 3 m³ angeboten. Diese Speicher werden für Großkälteanwendungen in Hotels oder in Kaufhäusern eingesetzt und mit Kompressionskältemaschinen beladen. Hintergrund ist die Eiserzeugung bei niedrigem Nachtstromtarif. Speicher dieser Größe kamen für das geplante Konzept zur solaren Kühlung nicht in Frage. Aufgrund der zuvor beschriebenen Ziele und seiner geringen Größe muss der Eisspeicher bestimmte Anforderungen erfüllen: Er sollte möglichst aus Standardkomponenten bestehen, eine hohe Speicherkapazität besitzen, sowie geringe Kosten betreffend des Materials der Herstellung und des Betriebs verursachen. Eine hohe Flexibilität bei der Be- und Entladung ist ebenfalls notwendig. Das verwendete Speichermaterial sollte ökologisch unbedenklich und kostengünstig sein.

 

Laufzeit

12/2005 - 02/2010

 

Projektpartner

Schüco International KG

 

Danksagung

Das Projekt "Entwicklung einer solar angetriebenen Absorptionskälteanlage mit einem Eisspeicher" wurde durch das Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi) unter Förderkennzeichen 0327397A gefördert. Die Autoren danken für die Unterstützung und übernehmen die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung.

Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Thomas Brendel
 

Dipl.-Ing. Thomas Brendel

HR and Finance; Administration Team Lead; Academic employee

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