elements36 - Evonik

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Energieverbund der
Parlamentsbauten in
Berlin mit Kraft­Wärme­
Kältekopplung und
Aquiferspeichern.
Aquifer sind Gesteinskörper
mit Hohlräumen,
durch die Grundwasser
geleitet werden kann
(Quelle Grafik: Die
Woche, 10. Juli 1998)
elements36 Ausgabe 3|2011
Strom
Biodiesel Liefert Strom
Blockheizkraftwerk
Heizwärme direkt
Rücklauf
Heizung
Warmwasser
Warmwasser/Wärme als Antriebsenergie für die Wasserpumpe
Überschüssige Wärme
110 °C
50 Meter Tiefe
300 Meter Tiefe
67 °C
65 °C
Aquiferwärmespeicher
Hier wird warmes Wasser
aus dem Sommerbetrieb für den
Winter zwischengespeichert
45 °C 65 °C
65 °C
333 nenten (das Arbeitsstoffpaar) über eine Pumpe
wieder dem Austreiber zugeführt und der Kreislauf
schließt sich.
Kühlen und heizen mit einem Aggregat
Der thermodynamische Kreisprozess lässt sich auch
als Absorptionswärmepumpe einsetzen, denn er
nimmt Wärme aus seiner Umgebung auf niedrigem
Temperaturniveau im Verdampfer auf und gibt sie
auf einem höheren Temperaturniveau unter Zu fuhr
von thermischer Antriebsenergie wieder ab. Beide
Funktionen – Kältemaschine und Wärmepumpe –
lassen sich prinzipiell in einem Aggregat verwirklichen.
Technisch gesehen konkurrieren solche Absorptionssysteme
mit Kompressionswärmepumpen und
-kältemaschinen. Eine Kompressionswärmepumpe
zum Beispiel verdampft durch Wärmezufuhr auf
niedrigem Temperaturniveau ein Kältemittel, das
einen niedrigen Siedepunkt hat. Anschließend verdichtet
sie mechanisch das gasförmige Kältemittel
mithilfe eines elektrisch angetriebenen Kompressors,
wobei sich das Kältemittel erwärmt. Bei hohem Druck
gibt es dann seine Wärme an ein Umgebungsmedium
ab, zum Beispiel ans Heizungswasser oder an einen
Luftstrom. Das Kältemittel kühlt dabei ab und kondensiert
wieder.
Es gibt inzwischen viele Anwendungsbeispiele,
bei denen mehrstufige Absorptionskältemaschinen,
die mit Abwärme betrieben werden, einen Wir-
90 °C
Absorptionswärmepumpe
Kühlt mit Wärme
Kühlung
6 °C
6 °C
5 °C
Aquiferkältespeicher
Hier wird kaltes Wasser
für die Sommerkühlung
zwischengespeichert
Trockenkühler
Kalte Luft
kungsgrad erreichen, der genauso gut oder besser als
der einer Kompressionskältemaschine ausfällt. Traditionell
haben Absorptionskältemaschinen in Asien
bereits eine sehr starke Marktposition. Experten
gehen davon aus, dass die Technologie künftig auch
in anderen Regionen der Welt aufgrund von Entwicklungsfortschritten
bei den Arbeitsstoffpaaren
sowie der Megatrends Ressourceneffizienz und
Nachhaltigkeit zunehmend an Bedeutung gewinnen
werden.
Abwärme, Solar- oder
Geothermie als Energiequelle
Den Nachteil eines elektrisch angetriebenen, wenig
nachhaltigen Kompressors haben Absorptionssysteme
nicht: Sie lassen sich direkt mit thermischer
Energie betreiben, die entweder aus einer regenerativen
Energiequelle stammt – etwa der Geo- oder der
Solarthermie – oder aus der Abwärme industrieller
Prozesse. Die International Energy Agency schätzt,
dass allein in Europa jedes Jahr mehrere Millionen
Gigawatt indus trielle niederkalorische – und daher
schwer verwertbare – Abwärme ungenutzt in die Umwelt
entweichen. Ein Absorp tions sys tem kann Teile
dieser Abwärme energieeffizient wieder in nutzbare
Prozesswärme oder Kälte verwandeln. Darüber hinaus
haben Absorptions- gegenüber Kompressionssystemen
den Vorteil, dass sie völlig ohne ozonschädliche
Kältemittel auskommen, weil sie Wasser anstatt beispielsweise
Fluorkohlenwasserstoffe verwenden. 333