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Solarthermische Kälteerzeugung mit Parabolrinnenkollektorsystem und Dampfstrahlkältemaschine

In diesem Projekt wird ein System zur solaren Kälteerzeugung entwickelt. Dazu werden Parabolrinnenkollektoren verwendet, die Dampf auf einem Temperaturniveau von 150-200°C erzeugen. Der Dampf treibt dann eine Dampfstrahlkältemaschine an.

In der Industrie besteht ein wachsender Kältebedarf nicht nur im Büro-, sondern auch im Produktionsbereich. Es wird Kälte sowohl für die Kühlung/Klimatisierung von Hallen, in denen sensible Geräte stehen oder sensible Produkte verarbeitet werden, als auch für das Kühlen innerhalb von Produktionsprozessen benötigt. Analog zur Klimatisierung im Gebäudebereich ist dieser Kühlbedarf im Sommer durch passive solare Gewinne und generell höhere Umgebungstemperaturen höher als im Winter.

Ziel dieses Projektes ist es, industrielle Kälteerzeugung mit einer solarthermisch angetriebenen Dampfstrahlkältemaschine zu realisieren. Eine Dampfstrahlkältemaschine ist eine Kältemaschine, die mit Dampf als Kältemittel arbeitet und bei hohen Antriebstemperaturen und –drücken höhere Leistungszahlen als konventionelle Absorptionskältemaschinen hat. Für die solarthermische Kälteerzeugung bieten sich daher konzentrierende Kollektoren an, die auch bei hohen Temperaturen noch gute Wirkungsgrade erzielen können. Parabolrinnenkollektoren können im Direktverdampfungsbetrieb den benötigten Treibdampf direkt zur Verfügung stellen, ohne über einen Dampferzeuger gehen zu müssen. Daher ist eine direkte Koppelung dieser beiden Technologien besonders vielversprechend.

Im ersten Teil des Projektes soll ein geeignetes Wärmeträgermedium gefunden werden, dass im Winter für den Kollektor ausreichenden Frostschutz gewährleistet und gleichzeitig auch in der Dampfstrahlkältemaschine eingesetzt werden kann. Abhängig von diesem Wärmeträgermedium wird dann ein Systemkonzept erstellt.

Zunächst werden die beiden Einzelkomponenten auf den Bedarf eines gekoppelten Betriebs hin weiterentwickelt. Bei der Parabolrinnen liegt hier der Fokus auf der Direktverdampfung, die unter Laborbedingungen schon zufriedenstellend funktioniert und jetzt weiterentwickelt und unter realen Einsatzbedingungen erprobt werden soll. Bei der Dampfstrahlkältemaschine liegt der Schwerpunkt auf der Anpassung auf das gewählte Wärmeträgermedium bzw. der Dampfübergabe zwischen Kollektor und Kältemaschine.

Nach der Weiterentwicklung der Einzelkomponenten soll dann ein detailliertes System- und Regelungskonzept entwickelt werden. Die Einzelkomponenten werden dann gebaut und einzeln vorgetestet. Nach erfolgreichen Vortests wird dann das Gesamtsystem mit 5 - 10 kW Kälteleistung am Teststand aufgebaut und vermessen. Sowohl das System- als auch das Regelungskonzept können dann im Betrieb getestet und gegebenenfalls auch noch optimiert werden. Am Ende des Projekt soll dann eine funktionierende Pilotanlage stehen, die als Vorzeigeobjekt dienen kann, um in weiterer Folge Demonstrationsanlagen in Industriebetrieben zu verwirklichen.


Auftraggeber

BMVIT im Rahmen der Programmlinie ‚Fabrik der Zukunft’

Projektpartner

Button Energy
IMG
Knopf Glastechnik
Solution Solartechnik
Fraunhofer UMSICHT
Reisner Kältetechnik
DLR

Status

abgeschlossen