Adsorptionskältemaschine speziell für Schiffe
Klimafreundliche Energielösungen für die Langstreckenschifffahrt
Die internationale Schifffahrt ist jedes Jahr für 2,5 % der weltweiten CO2-Emmissionen verantwortlich. Die Internationale Seeschifffahrtsorganisation (IMO) will die globalen Netto-Treibhausgas-Emissionen der Schifffahrt bis 2050 um mindestens 50 % senken, bis 2030 bereits um mindestens 40 %. Zum Ende des Jahrhunderts soll die internationale Schifffahrt vollständig dekarbonisiert sein. Im Mai 2021 ist das auf vier Jahre angelegte EU-Forschungsprojekt Engimmonia gestartet, mit dem Ziel, die Einführung alternativer Kraftstoffe zu fördern und bereits an Land bewährte saubere Energietechnologien auf den maritimen Sektor zu übertragen – hierzu zählt u.a. die Adsorptionskältetechnik.
Der überwiegende Teil der weltweiten Treibhausgasemissionen in der Schifffahrt entfällt auf den Langstreckenverkehr. Das Forschungsprojekt Engimmonia untersucht die Vorteile eines kohlenstofffreien Kraftstoffs wie Ammoniak in Schiffsmotoren. Auch das Zusammenspiel von anderen sauberen Energietechnologien steht auf dem Prüfstand. Dazu zählen beispielsweise Abwärmerückgewinnungslösungen und Adsorptionskältemaschinen für die Erzeugung von Strom beziehungsweise Raumkühlung.
Die Fahrenheit GmbH ist Markt- und Technologieführer auf dem Gebiet der Adsorptionskühlung und fokussiert sich auf die Technologieentwicklung für weitere Anwendungsbereiche. „Bei der Konzeptentwicklung gehen wir stets auf die spezifischen Bedürfnisse der jeweiligen Wärmequelle und des Kühlbedarfs ein. Wir sind vom großen Potenzial des Einsatzes der Adsorptionskälteaggregate an Bord von Schiffen überzeugt“, betont Eliza Nowak, verantwortliche Projektleiterin bei Fahrenheit. Unterstützt von Forschern des Instituts für fortgeschrittene Energietechnologie „Nicola Giordano“ ITAE (CNR) wird Fahrenheit eine Adsorptionskältemaschine speziell für den Einsatz auf Schiffen entwickeln.
Im ersten Schritt geht es darum, das beste Materialpaar aus Sorptions- und Kältemittel für einen Prototyp zu identifizieren. „In dieser Phase werden wir verschiedene Sorptionsmittelkonfigurationen hinsichtlich Sorptionskapazität, erreichbarer Kälteleistung und thermischer Stabilität charakterisieren und die optimale Kombination für die Anwendung definieren“, erklärt Eliza Nowak. Auf dem Weg zum endgültigen Prototyp wird das ITAE verschiedene Konfigurationen von Adsorptionsmodulen und Wärmetauschern testen, die Fahrenheit anschließend optimiert. Der endgültige Prototyp wird anschließend auf dem Demoschiff, einer Fähre der griechischen Reederei ANEK, eingebaut, um den Betrieb zu überwachen und zu analysieren.
„Die Demo-Installation auf dem Schiff soll uns als Referenzprojekt dienen, und letztlich wollen wir neue Kooperationen und Kontakte innerhalb der Schiffsindustrie aufbauen“, so Nowak. Das Engimmonia-Konsortium setzt sich aus 21 Partnern aus neun Ländern unter der Koordination von RINA Consulting zusammen. Darunter sind Unternehmen aus der Schiff-Industrie sowie von Universitäten und Forschungsinstituten. Engimmonia hat Fördermittel aus dem Forschungs- und Innovationsprogramm Horizon 2020 der Europäischen Union unter der Fördervereinbarung Nr. 955413 erhalten.
So funktioniert die Adsorptionskühlung
Die Fahrenheit-Adsorptionskälteaggregate arbeiten nach dem Prinzip der Feststoffsorption, Adsorption (lat. (an-)saugen) genannt. Adsorption bezeichnet die Anreicherung von Stoffen (Gase oder Flüssigkeiten) an der Oberfläche eines Festkörpers, dem Adsorbens. In Adsorptionsprozessen wird Wasserdampf vom Sorptionsmaterial (Silikagel oder Zeolith) „angesaugt“ und aufgenommen (adsorbiert), wodurch Wasser verdampft, und Kälte erzeugt wird. Ist das Material gesättigt, wird es durch Wärmezufuhr regeneriert. Fahrenheit verwendet als Kältemittel reines Wasser ohne synthetische Kältemittel. Mit den Aggregaten lässt sich ein GWP – Global Warming Potential (Treibhauspotential) – von Null realisieren. Die Vorgaben der EU-Verordnung über fluorierte Treibhausgase (F-Gase-Verordnung) werden problemlos eingehalten.
Anschauliche Informationen zur Funktionsweise der Adsorption bietet ein Video (//fahrenheit.cool/technologie/funktionsprinzip:https://fahrenheit.cool/technologie/funktionsprinzip). Eine Adsorptionskältemaschine kühlt Wasser ab, das anschließend dazu dient, Räume zu klimatisieren oder beispielsweise Maschinen, Server oder andere Prozesse zu kühlen. Die Besonderheit der Adsorptionskälte ist, dass sie Wärme, wie zum Beispiel Fernwärme oder Maschinenabwärme, anstatt Strom als Hauptantriebsenergie nutzt. So spart die Adsorptionskältemaschine rund 80 % der normalerweise bei einer Klimaanlage beziehungsweise Kältemaschine anfallenden Stromkosten ein.
