Mit Sonnenenergie heizen und kühlen

In Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT) in Oberhausen, der Ritter Energie- und Umwelttechnik sowie der GEA Wiegand GmbH entsteht an der Hochschule Karlsruhe eine Pilotanlage zur solarthermischen Prozessdampf- und Kaltwassererzeugung, die im Herbst 2013 ihren Betrieb aufnehmen wird.

Dieses Forschungsprojekt wurde von Prof. Dr.-Ing. habil. Michael Kauffeld, Leiter des Instituts für Kälte-, Klima- und Umwelttechnik an der Hochschule Karlsruhe, initiiert. Dazu wird ein ca. 400 m² großes Solarkollektorfeld mit einer Dampfstrahlkältemaschine kombiniert.
Die Solaranlage auf einem Gebäudedach der Hochschule Karlsruhe besteht aus mit Wasser betriebenen Vakuumröhrenkollektoren, die wesentlich höhere Betriebstemperaturen erreichen als herkömmliche Sonnenkollektoren. Mithilfe dieser speziellen Solarkollektoren wird regenerativ Dampf mit 140 °C erzeugt, der als Antriebsenergie genutzt wird.
Mit der Dampfstrahlkältemaschine kann Wärme in Kälte gewandelt werden. Sie wird mit dem in den Solarkollektoren erzeugten Dampf mit einem Druck von 4 bar angetrieben und erzeugt kaltes Wasser zur Kühlung. Mit diesem wird im Sommer ein Gebäude der Hochschule Karlsruhe gekühlt; im Winter unterstützen die Solarkollektoren die Heizung.
Mithilfe eines latenten Kältespeichers mit Paraffin und eines Latentwärmespeichers mit Polyethylen wird die Effizienz der Gesamtanlage weiter gesteigert. Der an der Hochschule Karlsruhe entwickelte Latentwärmespeicher versorgt bei bewölktem Himmel die Dampfstrahlkältemaschine weiter mit Dampf und sorgt somit für einen kontinuierlichen Betrieb der Anlage.
 
Bereits 1999 wurde in Dänemark eine mit Fernwärme angetriebene Dampfstrahlkälteanlage in einem Einkaufszentrum installiert. Schon damals war es eine Vision, diese Dampfstrahlkälteanlage mit Dampf aus Solarkollektoren anzutreiben. Durch die Kooperation mit der Fa. Ritter und den dort optimierten Vakuumröhrenkollektoren sowie der passenden Regelstrategie wurde diese Vision jetzt Wirklichkeit.

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