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Energiebilanz und Wirtschaftlichkeit von solarer Kühlung
- Die Kosten pro Kälteleistung können reduziert werden, wenn die Solaranlage auch Energie für die Heizung liefert. © Schweizerische Vereinigung für Sonnenenergie SSES/Fotoautor: Solar Agentur Schweiz
Da solare Kühlung statt der üblichen elektrischen Kälteproduktion auf thermisch angetriebenen Verfahren gründet, spielen die Kosten für die genutzte Wärme eine zentrale Rolle.
Die Kosten pro Kälteleistung können reduziert werden, wenn günstige Voraussetzungen für einen hohen Ertrag an nutzbarer Sonnenwärme gegeben sind und die Solaranlage auch Energie für die Heizung liefert.
Um Anlagen der solaren Klimatisierung wirtschaftlich bewerten zu können, muss ein Vergleich mit einem konventionellen System sowohl hinsichtlich der Energieeinsparung als auch hinsichtlich der Kosten durchgeführt werden. Zudem ist der Sekundärenergiebedarf für Pumpen und Steuerung nicht unerheblich und muss in die Wirtschaftlichkeitsberechnung mit einbezogen werden. Werden Absorptions- oder Adsorptionskältemaschinen eingesetzt, sind solare Deckungsanteile für die Kühlung (SDK, der Anteil der von der Solaranlage bereitgestellten Wärme zur Kühlung) von mindestens 50 Prozent erforderlich, um eine signifikante Primärenergieeinsparung zu bewirken.
Es zeigt sich, dass die Anfangskosten (Investitionskosten inklusive Planungskosten) um einen Faktor 2 bis 2,5 höher liegen als für konventionelle Verfahren. Die Energieeinsparung bei Verwendung der solaren Klimatisierung führt dann aber zu einer Reduktion bei den Verbrauchskosten.
Eine neue Anwendungsmöglichkeit in den nächsten Jahren ergibt sich aus der zunehmenden Verfügbarkeit kleiner thermisch angetriebener Kältemaschinen. Dadurch sind auch Anwendungen im kleinen Leistungsbereich (< 30 kW) erschließbar. Eine interessante Kombination stellt z.B. die Erweiterung von solarthermischen Anlagen zur Brauchwassererwärmung und Heizungsunterstützung (Kombianlagen) um eine kleine Kältemaschine dar. Damit kann eine sinnvolle Nutzung der bislang nicht nutzbaren Überschüsse der Solaranlage im Sommer erreicht werden.
Nach der Art der Prozessführung werden Verfahren mit geschlossenem Kältemittelumlauf (zur Kaltwassererzeugung) und offene Systeme unterschieden. Letztere werden zur Luftentfeuchtung und Verdunstungskühlung verwendet.
In geschlossenen Sorptionsverfahren wird die Luft mit einer Absorptionskältemaschine gekühlt. In Deutschland werden diese meist in Kombination mit Kraft-Wärme-Kopplung betrieben, können aber auch durch Vakuumröhrenkollektoren unterstützt werden. Zusätzlich können Wärmespeicher die Ausnutzung der Solarwärme verbessern bzw. Kältespeicher als Puffer bei kurzzeitigen Lastschwankungen wirken.
Ein Vorteil der Sorption ist, dass der thermodynamisch ungünstige Umweg über die Erzeugung von Strom vermieden wird, es gibt weniger Energieverluste. Nachteile sind, dass Solar- und Klimaanlage nur sehr aufwändig umgebaut werden können und das sehr große Volumen der Kühleinheit.
