Solare Kühlung

 

Es klingt unglaublich, doch mit Sonnenenergie kann man auch kühlen. Die ersten Versuche gab es bereits im 19. Jahrhundert, heute ist die Technik der solaren Kühlung bereits gut fortgeschritten.

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. 

Solar-Dampfmaschine von Mouchot bei der Pariser Weltausstellung 1878

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, entstand der erste Eisblock, der jemals mit Sonnenstrahlen erzeugt wurde.

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 3m² Kollektorfläche pro kW Kühlleistung installiert. Bei den Systemen zur Luftkühlung wurden durchschnittlich 10m² Kollektorfläche pro 1000m³ Zuluft in der Stunde errichtet.

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. Die meisten Anlagen stehen in Deutschland und Spanien. Die gesamte Kälteleistung aller installierten Anlagen beträgt mehr als 8000 kW, die Kollektorfläche 20.000m². Gekühlt werden derzeit vor allem Bürogebäude, Laboreinrichtungen, Hotels und Industrieanlagen, vereinzelt auch Krankenhäuser, Sportcenter oder Weinkeller.

Verfahrensarten

Geschlossenes Verfahren (Kaltwasserverfahren)

Die geschlossenen Verfahren (Kaltwasser-verfahren) nutzen das allseits bekannte Kühlschrank-Prinzip, wobei die Kompressor-pumpe durch die Solaranlage ersetzt wird.

Dabei wird ein Gemisch aus Wasser und Kühlmittel (z.B. Ammoniak, Lithiumbromid) durch Solar-wärme erhitzt. Das Kühlmittel dampft aus, wird im benachbarten Behälter kondenisiert und unter Vakuum auf einen Wärmetauscher versprüht, wo es wieder verdampt. Die Wärme zum Verdampfen entzieht es dem Wasser, welches durch den Wärmetauscher fließt. Das Wasser kühlt sich dabei um etwa 6°C ab und kann zur Raumkühlung verwendet werden.

Danach wird das verdampfte Kühlmittel wieder verflüssigt, mit Wasser gemischt und der Kreislauf beginnt von neuem.

Offenes Verfahren (Kaltluftverfahren)

Die offenen Verfahren (Kaltluftverfahren) arbeiten mit Luft statt mit Flüssigkeiten. Warme Außenluft wird angesaugt, über ein sogenanntes Soprtions-rad 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.

Beispiel Solare Raumkühlung (Kaltwasserverfahren)
Beispiel Solare Raumkühlung (Kaltwasserverfahren)
Beispiel Solare Raumkühlung (Kaltluftverfahren)
Beispiel Solare Raumkühlung (Kaltluftverfahren)