Das Projekt "Untersuchung und Optimierung eines Verfahrens zur solaren Kälteerzeugung auf Basis von Parabolrinnenkollektoren und einer Dampfstrahlkältemaschine" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT durchgeführt. Zielsetzung und Anlass des Vorhabens:
Die Möglichkeit mittels einer solaren Dampfstrahlkältemaschine (DSKM) mit Parabolrinnenkollektoren und Wasser als Kältemittel Kälte zu erzeugen wurde bislang nur theoretisch untersucht. Gegenstand des Projektes ist der Bau einer Versuchsanlage mit der das reale Verhalten einer solaren DSKM untersucht werden kann. Mit Hilfe dieser Versuchsanlage soll die Funktionsfähigkeit dieses Konzeptes praktisch gezeigt und die bisher vorliegenden nur theoretischen Berechnungen unter realen Versuchsbedingungen überprüft werden. Dabei soll insbesondere das Betriebsverhalten optimiert und die Einsatzgrenzen ausgelotet werden. Das über das Projekt zu erreichende Ziel ist die Grundlagen für eine Pilotanlage zu ermitteln.
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden:
Auf Basis vorhandener Kenntnisse wird eine solare DSKM mit Parabolrinnenkollektor als Versuchsanlage konzipiert. Die Einzelkomponenten werden für eine Kälteleistung von 1-2 kW dimensioniert. Der Planung schließt sich der Bau der Versuchsanlage an. Mit Hilfe der Versuchsanlage werden die Funktionalität und das Betriebsverhalten der solaren DSKM untersucht. Dies geschieht zunächst im Rahmen von Freilandversuchen. Die bei den Versuchen aufgenommenen Betriebsdaten werden ausgewertet und insbesondere das Betriebsverhalten der PRK sowie des Strahlverdichters mit 1,7 mm Treibdüse analysiert. Anschließend werden kleinere technische Optimierungen an der Versuchsanlage durchgeführt und die Anlage für Indoor-Versuche am Kollektorteststand an der Ruhr-Universität Bochum vorbereitet. Mit den Versuchsfahrten am Kollektorteststand wird dann das Betriebsverhalten des Strahlverdichters mit einer 1,5 mm Treibdüse sowie das Umkipp-Verhalten des Strahlverdichters untersucht. Ferner werden bei diesen Versuchen alternativ zu dem Parabolrinnenkollektoren auch ein Vakuumröhrenkollektor eingesetzt. Abschließend werden die Messdaten ausgewertet und Wirkungsgrade der Anlage bestimmt und ein Regelkonzept zum Betrieb des Strahlverdichters erarbeitet.
Fazit:
Die solare DSKM ist unter ökonomischen und ökologischen Gesichtspunkten eine interessante Alternative zu anderen Verfahren der solaren Kühlung. Bislang wurde jedoch dieser Technik kaum Beachtung geschenkt, so dass Demonstrationsanlagen bislang nicht realisiert wurden.
Eine genauere Betrachtung des Betriebsverhaltens der DSKM zeigt jedoch, dass die DSKM im Teillastbereich und bei guten Rückkühlbedingungen hohe COP Werte erreichen kann, was sich bei einer Jahresbetrachtung durch einen guten mittleren COP bemerkbar macht.
Nach Abschluss des Projektes wäre nun der Bau einer ersten Demonstrationsanlage der folgerichtige Schritt diese Technik weiter voranzutreiben und am Markt zu etablieren.