ABSCHLUSSWORKSHOP SOLARÜCK-PROJEKT

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1 ABSCHLUSSWORKSHOP SOLARÜCK-PROJEKT Effiziente Rückkühlung für die solarthermisch angetriebene Kälteerzeugung Dr.-Ing. Lena Schnabel Einführung Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme ISE ILK, Dresden,

2 Ausgangssituation Betriebserfahrungen zeigen, dass der Strombedarf des Rückkühlers (Kälteanlage) im Betrieb oft höher ist als in der Auslegung. Monitoring/ Betriebsauswertung findet kaum statt. kritisch insbesondere für thermisch getriebene Anlagen Bei kleinen Rückkühlwerken ist nasse Rückkühlung aufwendig, damit kostenintensiv. Thermisch getriebene Kältemaschinen reagieren sensibel auf zu hohe Rückkühltemperaturen. Quelle: Edo Wiemken, Fraunhofer ISE 2

3 eeer_overall Ausgangssituation Monitoringdaten, zusammengetragen in der IEA SHC Task 38 Auslegungswerte liegen in der Größenordnung EER ~ 8-15 eeer overall = Bereitgestellte Kälte Aufgenommene Hilfsenergie 3 Source: IEA SHC Task 38

4 Ausgangssituation Hauptstromverbrauch wird durch den Mitteltemperaturkreis + Rückkühlung verursacht 4 Source: IEA SHC Task 38

5 Projektpartner/ Projektförderung EAW Energieanlagenbau GmbH, Römhild Projektlaufzeit 09/ /2015 Das Projekt SolaRück wird vom Fraunhofer ISE geleitet und mit Mitteln des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (Förderkennzeichen FKZ ) gefördert. Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE), Freiburg Green Chiller Verband für Sorptionskälte e.v., Berlin Hindenburg Consulting, Freiburg Hochschule für Technik Stuttgart, zafh.net, Stuttgart Institut für Luft- und Kältetechnik ggmbh (ILK), Dresden InvenSor GmbH, Berlin SorTech AG, Halle (Saale) 5 Thermofin GmbH, Heinsdorfergrund

6 Projektpartner/ Projektförderung 6

7 AGENDA Motivation/ Hintergrund Situation im Feld/ vergleichende Betriebsbewertung von Rückkühlern Entwicklung neuer Wärmeübertragerstrukturen Vergleich von Nass- und Trockenkühltürmen Zusammenfassung und Ausblick 7

8 Ausblick/ Rückkühlung in konventionellen Anlagen ca. 13 % des Gesamtstromverbrauchs in Deutschland gehen in die Kältetechnik ( GWh). Strombedarf in der Gebäudeklimatisierung 2009: ca GWh/a (~2 %). Steigender Bedarf in der Gebäudeklimatisierung, Rückkühlung hauptsächlich über Nass- und Trockenkühleinheiten. 8 Quellen: Energiebedarf für Kältetechnik in Deutschland. Eine Abschätzung des Energiebedarfs von Kältetechnik in Deutschland nach Einsatzgebieten. Forschungsrat Kältetechnik e.v., Frankfurt a. M., Energie in Deutschland. Trends und Hintergründe zur Energieversorgung. Herausgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi), Aktualisierte Ausgabe Februar Quelle: Doreen Kalz, Fraunhofer ISE

9 Ausblick/ Rückkühlung in konventionellen Anlagen Nutzung von Umweltwärmesenken zur Kühlung Geothermie Außenluft Erdreich Grundwasser Oberflächen- nat. / mech. Kühlturm wasser Lüftung Sonden, Pfähle, Erdkollektoren Förder- und Schluckbrunnen Regenwasser in Zisternen natürliche + hybride Lüftung trockener + nasser Kühlturm 9 Quelle: Doreen Kalz, Fraunhofer ISE

10 Ausblick/ Rückkühlung in konventionellen Anlagen Jahreseffizienzkennzahlen von Rückkühlwerken Kühlung in den Gebäuden wird zum großen Teil mit direkter Nutzung der Wärmesenken umgesetzt Effizienz: JAZ zwischen 10 und 20, Zielwerte von JAZ 20 nur von 3 Anlagen erreicht Effizienz des Rückkühler 10 <15 Grundwasser Erdreich AT* Quelle: Doreen Kalz, Fraunhofer ISE Trockener Hybridrückkühler. Kein komplettes Betriebsjahr. 14 G13

11 Ausblick/ Rückkühlung in konventionellen Anlagen Deutliche Abweichung zu Auslegungsdaten. EERs am Auslegungspunkt >> 20. Monitoring von Gesamtanlagen im Vergleich zu neuartigen Anlagen (wie z.b. solarthermische Kühlung) noch schwieriger umzusetzen. EER=20 Quelle: SHC Task 48, Auftragung verschiedener Rückkühler 11

12 Ausblick Betriebserfahrungen zeigen, dass der Strombedarf des Rückkühlers (Kälteanlage) im Betrieb oft höher ist als in der Auslegung. Monitoring/ Betriebsauswertung findet kaum statt. kritisch insbesondere für thermisch getriebene Anlagen Bei kleinen Rückkühlwerken ist nasse Rückkühlung aufwendig, damit kostenintensiv. Thermisch getriebene Kältemaschinen reagieren sensibel auf zu hohe Rückkühltemperaturen. Analyse und Bewertung des Anlagenbetriebs Entwicklung neuer Wärmeübertragerstrukturen/ angepasster Rückkühler 12

13 AGENDA Motivation/ Hintergrund Situation im Feld/ vergleichende Betriebsbewertung von Rückkühlern Entwicklung neuer Wärmeübertragerstrukturen Vergleich von Nass- und Trockenkühltürmen Zusammenfassung und Ausblick 13

14 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE Lena Schnabel 14