Kühlen mit Wärme: Absorptionskältemaschine

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1 Großteil der Folien entstanden im Zuge meiner Tätigkeiten an der TU Graz Kühlen mit Wärme: Absorptionskältemaschine - und Klimatechnik - Klimatisierung: ca. 0 bis +20 C - Luftkonditionierung: ca. 0 bis +20 C - Lebensmittelkühlung: ca. -50 bis 0 C Gerald Zotter, FH Salzburg, SMB Talk for Experts, Campus Kuchl - Prozesskälte: ca. -50 bis 10 C und Klimatechnik - und Klimatechnik weltweite Umsatz der - & Klimatechnik (142 Mrd. ) ~ Automobilindustrie (156 Mrd. ) (im Jahr 1996) steigende Bedeutung aufgrund der steigende Weltbevölkerung in expandierenden Entwicklungsländer: Klimatisierung da Großteils in heiße Zonen Lebensmittelkühlung ca. 14% d. gesamten deutschen Stromverbrauches zur bereitstellung (VDMA 2011) Aufteilung des deutschen Energiebedarfs zur versorgung nach Einsatzgebieten, Jahr 2009 (VDMA, 2011) 3 4

2 Thermische maschinen Thermische maschinen (IWT, 2011) 5 6 Thermische maschinen Grundlagen Adsorption Absorption mitteldampf Wärmeabfuhr Desorption ( Generation ) Wärmezufuhr Wärmezufuhr (Moser & Rieberer, 2011) Absorption vs. Adsorption (vgl. Bildquelle: J. Röben, MENERGA) 7 8

3 Absorption Absorptionskältemaschine Video 9 10 Funktion Absorptions-Stoffpaare Kompressions-WP Absorptions-WP Kompression: Mechanischer Antrieb Zwei Temperaturniveaus Ein mittel Absorption: Unter 0 C Über 0 C w el Thermischer Antrieb Drei Temperaturniveaus Ein Arbeitsstoffpaar (Quelle: Moser, 2008) 11 12

4 Vergleich Exergie Kompression Absorption Antriebsenergie Hochwertig (HighEx) Niederwertig (LowEx) Effizienz (Leistungszahlen) 2 bis 3 0,6 bis 0,9 (bezogen auf ) 1,5 bis 1,3 fache 3,3 bis 2,2 fache Effizienz Anwendungen Solares Kühlen (Schweigler/ZAE, 2008) 15 16

5 Anwendungen Anwendungen Kühlen mit Heizung Wärme Kühlen mit Heizung Fuel BHKW Kraft Fuel BHKW Kraft Erhöhung Koppelstroms und Auslastung Steigerung des Brennstoffausnutzungsgrades Gratis Antriebsenergie zur bereitstellung Anwendungen Anwendungen Kühlen mit Fernwärme Geräuscharmes Kühlen Bildquelle: Karl (2013) Erhöhung der Auslastung im Sommer Reduktion des Strombedarfs zu Spitzenlastzeiten Diffusionsabsorptions-Kühlschrank in Minibar 19 20

6 Anlagen Herausforderungen > 100 kw: Standard < 20 kw auch am Markt verfügbar Kostenreduktion Füllmengenreduktion Komponenten Optimierung Erweiterung des Temperatureinsatzbereiches (Trane 1998) (Pink) Herausforderungen Herausforderungen Kühlen mit Kühlen mit Fuel Kraft 90 C < 75 C BHKW ausreichende Motorkühlung gewährleisten! Fuel BHKW 90 C < 75 C 85 C Kraft Reduziert vorhandenes nutzbares Antriebspotential für 23 24

7 Herausforderungen Zusammenfassung Antriebstemperaturniveau bei hohen Rückkühltemperaturen für marktüblichen Maschine zu gering FFG Forschungsprojekt DAKTris PINK, TU Graz & UIBK eine neuartige Maschine für diese Betriebsbedingungen entwickelt Absorptionskältemaschinen werden thermisch angetrieben (> 90 C) Am markt erhältliche Stoffpaarungen: H 2 O/LiBr > 0 C NH 3 /H 2 O < 0 C Effizienz geringer, jedoch kann LowEX nutztbar menge ist größer als bei Kompressionskälteanlagen (Pink, UIBK, TU Graz, 2015) Zusammenfassung Ausblick Nutzen von CO 2 -freier oder gratis frei-verfügbarer Wärme Solare Kühlung Kühlen mit BHKW Industrie Kühlen mit Fernwärme Kreislaufmodifikationen würden den Einsatz(temperatur)bereich erweitern Neue Stoffpaarungen Erweiterung der Produktvielfalt im niedrigen Leistungssegment (< 50 kw) Kostensenkung vor allem bei kleinen Anlagen => Nutzen von standardisierten Komponenten 27 28

8 Fazit Ende Mein Fazit: Nur leistbare Systeme werden eingesetzt und nur eingesetzte Systeme sparen Ressourcen und Emissionen ein! Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Ich freue mich auf Ihre Fragen! 29 30