Solare Potenziale

Solarwärmeanlagen sind seit mehr als 25 Jahren auf dem Markt und haben europaweit ähnlich hohe Wachstumsraten wie die Photovoltaik-Branche (Solarenergienutzung, Teil 1: Photovoltaik, in db 08/07). Während Solaranlagen zur Brauchwassererwärmung und mittlerweile auch zur Heizungsunterstützung inzwischen zum Stand der Technik gehören, steckt die solare Kälteerzeugung noch in den Kinderschuhen. Dabei kann gerade hier aufgrund neuer Entwicklungen und mit einem sinnvollen Anlagenkonzept Energie gespart werden. Sind beispielsweise Solarkollektoren geplant oder bereits installiert, kann die produzierte Wärme auch Kältemaschinen antreiben, die bei vielen Gewerbe- oder Verwaltungsbauten ohnehin notwendig sind.

Text: Claudia Hemmerle, Susanne Rexroth, Bernhard Weller

Auf dem Dach oder an der Fassade installierte Energiewandler, die Solarkollektoren, sind in verschiedenen Bauweisen erhältlich. Die einfachen und kostengünstigen »Schwimmbadabsorber« funktionieren nach dem Gartenschlauchprinzip: Schwarze Kunststoffmatten liegen ohne Glasabdeckung in der Sonne und erwärmen sich und das Poolwasser im Sonnenlicht. In den meisten Anlagen kommen allerdings so genannte Flachkollektoren zum Einsatz. Mit ihrem seitlich und auf der Rückseite gedämmten Gehäuse und dem Deckglas verlieren sie wesentlich weniger Wärme und erreichen auf diese Weise höhere Temperaturen. Bei Vakuumröhrenkollektoren hingegen sind die Absorber einzeln in evakuierte Glasröhren eingebaut. Dank der guten Dämmeigenschaften des Vakuums sind sie nochmals etwa 20 % leistungsfähiger, dafür aber teilweise doppelt so teuer wie Flachkollektoren. Sie bieten sich an, wenn die Fläche knapp ist oder hohe Temperaturen erforderlich sind. Luftkollektoren ähneln den Flachkollektoren, haben aber eine geringere Leistungsfähigkeit als diese. Da sie mit Luft als Wärmemedium arbeiten, sind sie wesentlich einfacher aufgebaut und werden bevorzugt in Lüftungsanlagen eingesetzt, die auch heizen und/oder kühlen.
Je nach Kollektortyp und Systemdesign ist mit Gesamtkosten zwischen 700–1300 Euro je m² Kollektorfläche (bei kleineren Anlagen) und 400–750 Euro/m² (bei großen Anlagen) zu rechnen.
Neue Entwicklungen
Während in vielen solarthermischen Anlagen Flachkollektoren bereits die herkömmliche Dachdeckung ersetzen, gibt es nur wenige Projekte mit Fassadenkollektoren. Dabei bietet sich gerade die Fassadenintegration an, denn die Wärmedämmung bringen die Kollektoren gleich mit. Weil sie die tief stehende Wintersonne besonders gut einfangen, erreichen sie – trotz senkrechter Montage – über 80 % des Ertrags im Vergleich zu einer optimalen Dachanlage. Allerdings haben nur wenige Hersteller spezielle Fassaden- kollektoren im Angebot. Außerdem stellen die dunkle Farbe und der etwa 10 cm dicke Aufbau häufig eine gestalterische Herausforderung dar. Um Architekten die Fassadenintegration schmackhaft zu machen, entwickelten die Partner im EU-Projekt »Colourface« daher spektral selektive, farbige Beschichtungen für Flachkollektoren in der Fassade (Bild 2). Die rotbraunen, grünen und blauen Kollektoren lieferten in Pilotanlagen gute Ergebnisse, kamen aber bisher nur in wenigen Projekten zum Einsatz.
Ein aktuelles, vom Umweltministerium gefördertes Vorhaben zur »Integration von Solarthermie in Fassaden von Bürogebäuden zur Energiegewinnung, Tageslichtnutzung und als transparenter Sonnenschutz« widmet sich den Vakuumröhrenkollektoren, für die es bisher keine befriedigende integrative Lösung gibt. Die Forscher möchten die gläsernen Röhren in ein neuartiges Fassadenbauteil integrieren, bei dem die Fassadenpfosten neben ihrer konstruktiven Funktion die Aufgabe der wärmetechnischen Anbindung übernehmen: So verlaufen die gemeinsamen Sammelrohre der Vakuumröhren wärmegedämmt in den Profilen und transportieren die erwärmte Flüssigkeit zum Speicher. Die Röhren können vor der Fassade, innen hinter der Wärmeschutzverglasung (Bild 3) oder in der Doppelfassade sitzen.
Gebäudeklimatisierung
Als Folge von Klimaveränderungen und steigenden Komfortansprüchen nimmt der Bedarf an Klimatisierung seit Jahren zu. Herkömmliche Klimaanlagen mit Kompressionskältemaschinen verbrauchen viel Strom und verursachen damit nicht nur hohe Betriebskosten, sondern führen jeden Sommer zu Engpässen oder gar Blackouts in vielen Stromnetzen. Zudem belasten die eingesetzten Kältemittel das Klima. Kein Wunder also, dass Forschung und Industrie intensiv an der intelligenten und ökologischen Alternative arbeiten, Kälte aus Sonnenenergie zu erzeugen. Möglich ist die solare Kälteerzeugung mit thermisch angetriebenen Kältemaschinen, die bereits in vielen Anlagen Industrieabwärme oder überschüssige Sommerwärme aus Blockheizkraftwerken (BHKW) und Fernwärme sinnvoll nutzen. Es gibt zwei grundsätzliche Systeme, nämlich so genannte geschlossene und offene Verfahren:
  • Geschlossene Verfahren erzeugen nach dem gleichen physikalischen Prinzip wie herkömmliche Kompressionskältemaschinen Kälte und stellen wie diese Kaltwasser zur Kühlung bereit. Der Unterschied besteht darin, dass Kompressionskältemaschinen mit mechanischen Verdichtern (Kompressoren) arbeiten und dafür Strom benötigen, während thermische Kältemaschinen das Kältemittel mit Wärme als Antriebsenergie verdichten. Wenn dies mit Hilfe flüssiger Sorbentien › › (Lösungsmitteln) geschieht, spricht man von Absorption. Im Gegensatz dazu basiert die Adsorption auf der Anlagerung an festen Sorptionsmitteln. Der elektrische Energieverbrauch ist in beiden Fällen sehr gering, denn für die Pumpen (Solarkreispumpen für die Kollektoren, gegebenenfalls Lösungsmittelpumpen) reichen kleine Leistungen. Ein Nachteil gegenüber kompakten elektrischen Kältemaschinen ist allerdings der größere Platzbedarf. In der Regel sind ein Pufferspeicher für die Solarwärme und ein Kaltwasserspeicher notwendig. Neben der Wärme, die dem gekühlten Gebäude entzogen wurde, muss zusätzlich die Ab- oder Adsorptionswärme mit Temperaturen zwischen 30–50 °C in einer Rückkühleinheit abgeführt werden. Das geschieht in einem Rückkühlkreislauf über konventionelle Trockenkühler oder Nasskühltürme, wobei letztere eine höhere Kühlleistung ermöglichen.
  • Offene Verfahren hingegen klimatisieren die Raumluft direkt und brauchen keinen Kaltwasserkreislauf. Sie basieren auf einer Kombination aus thermisch angetriebener Lufttrocknung mit einem hygroskopischen Sorptionsmittel und anschließender Verdunstungskühlung. Dadurch senken sie nicht nur die Temperatur ab, sondern entfeuchten die Luft außerdem. Neben der Adsorption mit festen Sorbentien im DEC-Verfahren (Desiccant and Evaporative Cooling) gibt es die offene Flüssigsorption.
Die Leistungszahl einer Kältemaschine beschreibt das Verhältnis aus Kälteleistung und hierfür benötigter Antriebswärmeleistung; allgemein ist der englische Begriff COP (Coefficient of Performance) gebräuchlich. Je höher diese Zahl, desto effizienter die Anlage. Die geschlossenen Verfahren erreichen heute COP-Werte zwischen 0,6– 0,75. Für die offene sorptionsgestützte Klimatisierung schwanken die Angaben zwischen 0,5–1,0, bei der Flüssigsorption auch darüber. Um die Werte vergleichen zu können, sind die Rahmenbedingungen entscheidend, denn der COP hängt stark von der Antriebstemperatur, der Kühlwassertemperatur und dem Temperaturniveau der benötigten Kälte ab.
Absorptionskältemaschinen (AbKM)
Je nach Technologie sind Antriebstemperaturen zwischen 80 °C und 120 °C erforderlich. Neue Entwicklungen für solare Kühlsysteme kommen bereits mit weniger als 70 °C aus, so dass sie nicht nur mit Röhrenkollektoren, sondern auch mit hochwertigen Flachkollektoren kombinierbar sind. Marktdominierend sind die Kältemittel-Lösungsmittelkombinationen Wasser/Lithiumbromid und Ammoniak/Wasser. Beide Stoffpaare haben keine klimarelevanten Auswirkungen. Mit Wasser als Kältemittel lässt sich Kälte bis etwa 6 °C bereitstellen, mit Ammoniak auch Eis und Prozesskälte bis etwa – 30 °C.
Die solare Kühlung mittels Absorptionskältemaschinen wurde zum Beispiel beim »Renewable Energy House« in Brüssel eingesetzt. Dort haben die europäischen Verbände für erneuerbare Energien ihren Hauptsitz. Sonne, Erdwärme und Biomasse beheizen und kühlen das denkmalgeschützte Gebäude zu 100 % mit erneuerbaren Energien. 34 m² Spezialflachkollektoren und 30 m² Röhrenkollektoren liefern zu einem großen Teil die Antriebsenergie für die Absorptionskältemaschine mit 37,5 kW Leistung und kühlen die Büros im Sommer. Anstelle eines Kühlturms wird die Abwärme über vier 115 m tiefe Bohrlöcher in der Erde gespeichert, die im Winter von der Wärmepumpe genutzt werden (Abb. 4, 5).
Adsorptionskältemaschinen (AdKM)
Mit ihren niedrigen Antriebstemperaturen ab 55 °C sind Adsorptionskältemaschinen für die solare Kühlung besonders günstig. Sowohl Röhren- als auch Flachkollektoren eignen sich daher gleichermaßen. Adsorptionskältemaschinen sind jedoch größer, schwerer und teurer als Absorptionsmaschinen. Sie können Kaltwasser bis etwa 6 °C erzeugen. Kältemittel ist Wasser, als Sorptionsmittel dient Silikagel.
Im 2005 eingeweihten Neubau des Umweltbundesamtes in Dessau kühlt eine solar unterstützte 69-kW-Adsorptionskältemaschine rund um die Uhr. Obwohl der Kältebedarf sich dadurch nur bedingt mit der solaren Einstrahlung überschneidet, haben die Energieplaner ein sinnvolles Konzept entwickelt und eine große Primärenergieeinsparung verwirklicht: Mit 354 m² Röhrenkollektoren und 22 500 l Solarspeicher wurde das Solarsystem bewusst groß ausgelegt, um möglichst weit in die Nachtstunden solar kühlen zu können. In den Morgenstunden kann über Fernwärme nachgeheizt werden. Die teurere Adsorptionstechnik kam deswegen zum Zuge, weil ihr im Sommer die niedrigen Temperaturen aus der Fernwärme als Antrieb genügen. Zusätzlich deckt tagsüber eine herkömmliche Kompressionskältemaschine als Backup die Spitzenlasten ab. Im Winter werden die Kälteanlagen nicht betrieben, sondern nur ihr Kühlturm und der 10 000 l große Kältespeicher im Freikühlbetrieb mit Außenluft genutzt (Abb. 6–8).
DEC – Desiccant and Evaporative Cooling
Besonderes Kennzeichen der DEC-Anlagen ist das Sorptionsrad, ein Rotor, mit dem Sorptionsmittel Silikagel oder Lithiumchlorid. Hier wird die Außenluft getrocknet und entfeuchtet und anschließend in einem zweiten Rotor, dem Wärmerückgewinnungsrotor, mit der Abluft vorgekühlt. Der Zuluftbefeuchter kühlt die Luft schließlich auf die gewünschte Temperatur ab. Dank der sehr niedrigen Antriebstemperaturen ab 50 °C eignen sich neben Flachkollektoren auch Luftkollektoren. Sie ermöglichen wesentlich einfachere Systeme ohne Pufferspeicher und Nachheizung. Mit DEC-Systemen sind Lufttemperaturen von etwa 16–20 °C erreichbar. Sie arbeiten sehr effektiv, wenn die Regelungstechnik sorgfältig auf die projektspezifischen Anforderungen angepasst ist. Ihr Strombedarf zum Antrieb der Ventilatoren ist im Vergleich zu konventionellen Lüftungs- und Klimaanlagen allerdings etwas höher.
Auf dem Gebäude der Industrie- und Handelskammer Südlicher Oberrhein in Freiburg entstand 1999 zur Kühlung zweier Versammlungsräume im Dachgeschoss die erste solarautarke Klimaanlage Deutschlands mit einer DEC-Anlage. Für einen maximalen Volumenstrom von 10 200 m³/h ergab sich in Simulationen eine erforderliche Luftkollektorfläche von 100 m².
Flüssigsorption
Statt Silikagel dient eine Sole aus konzentrierter Salzlösung als Trocknungsmittel. Dieses Verfahren ist noch selten, aber im Kommen. Sein besonderer Charme liegt in der verlustfreien Speicherung der Sonnenwärme. Beim Trocknen der Luft wird die Sole stark verdünnt. Die Wärme aus den Kollektoren kann sie wieder aufkonzentrieren. Die beispielsweise im Mai mit Hilfe der Wärme aufkonzentrierte Salzlösung lässt sich nun einfach in Tanks speichern und kann genauso gut im Juli zur Kühlung verbraucht werden. Das entkoppelt die Kälteerzeugung zeitlich, örtlich und in der Leistung von der momentanen Sonneneinstrahlung. Dadurch könnten zukünftig kleinere spezifische Kollektorflächen ausreichen. Auch hier kommen sowohl Flach- als auch Luftkollektoren in Frage.
Im Fraunhofer SOBIC, einem Demonstrationszentrum rund um das Thema Solares Bauen im Solar Info Center (SIC) in Freiburg, ist eine Flüssigsorptionsanlage installiert. Im Jahr 2005 steuerte die Solaranlage über 50 % der Heizwärme und 100 % der Energie für Kühlung bei.
Neue Entwicklungen
Neue Konzepte setzen effizientere, zweistufige Absorptionskältemaschinen ein, die COP-Werte über 1 erreichen. Diese benötigen allerdings eine Warmwassertemperatur von mehr als 140 °C. Das schaffen nur konzentrierende Parabolrinnenkollektoren. Diese werden der Sonne nachgeführt und normalerweise in solarthermischen Kraftwerken verwendet. Ihr Einsatz ist aber nur in Regionen mit hoher Sonneneinstrahlung sinnvoll (Bild 9). Daher werden auch kombinierte Varianten untersucht, die erste Stufe mit Solarwärme auf niedrigem Temperaturniveau und die zweite Stufe mit Hochtemperaturwärme, zum Beispiel fossiler Rest- oder Abwärme, anzutreiben.
Markt
Solare Kühlsysteme lassen sich noch nicht »von der Stange« anwenden, sondern stehen am Anfang der Markteinführung. Etwa 100–120 ›
› Anlagen gibt es in Europa, die meisten davon stehen in Deutschland und Spanien und sind im Rahmen von Demonstrationsprojekten mit hoher Beteiligung von Forschungsinstituten entstanden. Mehr als die Hälfte der Anlagen sind Absorptionskältemaschinen und nur gut 10 % sind Adsorptionskältemaschinen. Bei den offenen Verfahren, die ein knappes Drittel ausmachen, dominieren DEC-Anlagen mit Sorptionsrotoren, nur wenige Systeme basieren auf offener Flüssigsorption. Die Entwicklungsschwerpunkte lagen in den vergangenen Jahren darin, die etablierten Produkte der Kälte- und Solartechnik aufeinander abzustimmen. Ziel waren einerseits reduzierte Antriebstemperaturen der Kältemaschinen, um auch kostengünstige Flachkollektoren einsetzen zu können, und andererseits kleinere Kühlleistungen. Waren bis vor Kurzem nur Kältemaschinen ab etwa 50 kW erhältlich, gibt es nun die ersten kommerziellen Kleinsysteme bis unter 10 kW. Damit lassen sich nun ganz neue Anwendungsbereiche erschließen, beispielsweise für Wohnungen, Büros, Hotels oder Gastronomiebereiche. Einige Hersteller setzen auf die Entwicklung vorgefertigter Einheiten in Containerbauweise inklusive Regelungstechnik. Vor Ort muss dann nur noch das Kollektorfeld und das Rückkühlsystem installiert und die Anlage an das Gebäude angeschlossen werden.
Welche solare Kühltechnik ist die ideale?
Solare Kühlsysteme können Gebäude mit konventioneller oder sogar bestehender Verteiltechnik kühlen. Ab- und Adsorptionskältemaschinen liefern kaltes Wasser und eignen sich sowohl für zentrale Raumklimatisierungsgeräte als auch für Kühlsysteme mit dezentralem Verteilersystem über Kühlböden, -decken und -wände oder Ventilatorkonvektoren (fancoils). DEC- und Flüssigsorptionsanlagen werden dagegen in die Lüftungsanlage integriert und sind bei Gebäuden mit Zu- und Abluftsystem die Technik der Wahl. Insbesondere Konzepte mit Luftkollektoren haben sich hier bewährt und können eine wirtschaftlich und ökologisch interessante Alternative zu herkömmlichen Vollklimaanlagen sein. Wenn die Kühllasten zu hoch sind, um sie rein über den Luftwechsel abzuführen, empfiehlt sich ein Kaltwassersystem mit einer Ab-/Adsorptionskältemaschine – entweder zusätzlich oder anstelle der Luftkühlung. Bei kleinen Anlagen ist eine Kombination wegen der höheren Investitionskosten für zwei Systeme nicht sinnvoll. [1]
Die in warmen Ländern massenhaft an den Fassaden klebenden Splitgeräte, Einzelraumgeräte ohne Verteilsystem, werden Solarsysteme in naher Zukunft noch nicht ersetzen können, zumindest nicht in gleicher Funktionalität und kompakter Bauform. Es sind aber Geräte mit wenigen kW Leistung in Entwicklung, die als Einzelraumgeräte dezentral kühlen könnten. Sonnenkollektoren und die Rückkühleinheit könnten dann in unmittelbarer Nähe an der Fassade sitzen.
Solarsysteme ganzjährig nutzen!
Da solare Kälteanlagen eine vergleichsweise große Kollektorfläche benötigen, können sie einen erheblichen Beitrag zur Wärmeversorgung im Winter leisten. Die ganzjährige Nutzung erhöht die solaren Erträge und damit die Wirtschaftlichkeit der Solaranlage. Die Gesamtbilanz verbessert sich zusätzlich, wenn bei Ab- oder Adsorptionskältemaschinen die Abwärme nicht in einem Rückkühler »entsorgt«, sondern zum Beispiel zur Trinkwasservorwärmung oder im Idealfall zur Erwärmung von Räumen genutzt werden kann. Darüber hinaus sind Konzepte denkbar, auch die thermischen Kältemaschinen im Winter »rückwärts« als Wärmepumpen zum Heizen zu betreiben. Umgekehrt profitieren Solaranlagen, die ursprünglich die Heizung unterstützen sollten, von der Doppelnutzung: Wenn das Kühlsystem die überschüssige Wärme im Sommer abnimmt, erreichen die Kollektoren nicht mehr die Material belastenden hohen Stillstandstemperaturen und die spezifischen Erträge steigen.
Solar autark oder solar unterstützt?
Solar autonome oder autarke Systeme sind möglich und in vielen Fällen auch wirtschaftlich sinnvoll. Wenn die Normanforderungen bezüglich Raumtemperatur und -feuchte allerdings strikt eingehalten werden müssen oder eine Kühlung rund um die Uhr notwendig ist, sollte gegebenenfalls ein Backup-System eingeplant werden. Das kann – wärmeseitig – entweder ein konventionelles Nachheizsystem sein oder – auf der Kälteseite – ein klein dimensioniertes, konventionelles Kühlgerät. Weil die COP-Werte der thermischen Kühlaggregate viel niedriger sind als bei herkömmlichen Kompressionskältemaschinen, ist eine Nachheizung energetisch nur dann sinnvoll, wenn die Solaranlage den größten Teil der Antriebswärme liefert. [2]
Planungsvoraussetzungen
Gegenüber der Auslegung einer solarthermischen Anlage zur Warmwasserbereitung ist die Planungsaufgabe bei solarthermischen Anlagen zur Kühlung um ein Vielfaches komplizierter. Die größten Herausforderungen bestehen in der Bestimmung der Kälteleistung und in der systemtechnischen Integration von Kollektoranlage und Kältetechnologie in ein Gesamtenergiekonzept. Vorrangiges Ziel ist grundsätzlich, bereits bei ›
› Gebäudeentwurf und -planung Kühllasten durch Verschattungseinrichtungen zu vermeiden und über eine effiziente Nachtlüftung oder andere Niedrigenergie-Kühltechniken wie Erdsonden oder Erdreichkollektoren abzuführen, bevor eine aktive Klimatisierung ins Spiel kommt.
Auch in der Anlagenauslegung zahlt sich frühzeitige Planung und Berechnung aus: Wegen der hohen Investitionskosten solarer Kühlsysteme sollten die Wechselwirkungen zwischen Außenklima, Baukörper und Nutzern individuell analysiert werden, denn mit den üblichen statischen Verfahren nach Norm oder Erfahrungswerten ist die Gefahr groß, Kälteanlagen überzudimensionieren. Weitere Optimierungspotenziale stecken in angepassten Regelstrategien und einer ausführlichen Einregelung im Betrieb.
Grobe Anhaltswerte liefern die zum Teil sehr ausführlich ausgewerteten Demonstrationsprojekte: In wassergekühlten Systemen beträgt die durchschnittliche Kollektorfläche 3–3,5 m² pro kW Kühlleistung. In DEC-Anlagen hat sich eine Kollektorfläche von 8 –10 m² pro 1 000 m³ Luftleistung als sinnvolle Größenordnung herausgestellt [3]. Optimaler Aufstellwinkel für Flachkollektoren für Kühlzwecke ist in Mittel- und Südeuropa 20° Süd (rein für die Nutzung als solare Heizung hingegen beträgt der optimale Winkel etwa 45 °). Bei abweichender Montage erhöht sich die erforderliche Kollektorfläche. Nur Röhrenkollektoren sind weitgehend unabhängig von ihrer Ausrichtung und Neigung.
Wirtschaftlichkeit
Aufgrund der anspruchsvollen individuellen Planung, des aufwändigen Vor-Ort-Aufbaus und nicht zuletzt der sehr geringen Stückzahlen sind die Anschaffungskosten von solaren Kühlsystemen noch verhältnismäßig hoch. Schon die thermische Kältetechnik ist teurer als übliche Kompressionsgeräte. Dazu kommen noch die Kosten für das Kollektorfeld. Insgesamt muss der Bauherr mit 1900 – 8000 Euro je kW Kälteleistung rechnen. Auf der anderen Seite spart das Solarsystem 60 – 85 % der Betriebskosten ein und es gibt teilweise besonders hohe Fördermittel für die Solarenergienutzung zu Kühlzwecken. Im Rahmen des Emissionshandels könnten zukünftig auch die reduzierten CO2-Emissionen bares Geld wert sein.
Die Wirtschaftlichkeit hängt stark von der Systemauslegung und den Randbedingungen ab. Lange Laufzeiten, hohe Kühllasten, hohe Antriebstemperaturen von den Solarkollektoren und tiefe Rückkühltemperaturen wirken sich positiv aus. Außerdem steigt der COP, wenn bei der Kühlung nicht ganz so niedrige Temperaturen benötigt werden. Im Klima von Madrid beispielsweise wären die Kollektoren optimal ausgelastet. Unter diesen Bedingungen amortisieren sich solare Kühlungsanlagen schon bei heutigen Energiepreisen.
Je größer die Anlagen, desto wirtschaftlicher können sie laufen. Strittig ist generell, inwieweit die Kosten für die Solarkollektoren in der Wirtschaftlichkeitsrechnung berücksichtigt werden müssen, wenn die Solaranlage ohnehin für Heizungsunterstützung und Warmwasserbereitung eingeplant ist. Auch hier könnte man, wie bei BHKW, von »Überschusswärme zum Nulltarif« sprechen und wirtschaftliche Anwendungen darstellen.
Noch komplizierter wird es bei der offenen Sorptionstechnik, die über die Kältebereitstellung hinausgeht und zusätzlich die Luft entfeuchtet. Das macht den Vergleich mit konventionellen Kaltwassererzeugern schwierig. Ab einer Größenordnung von 40 000 m³/h Luftleistung können DEC-An-lagen wirtschaftliche Vorteile bieten.
Fazit
Die Technologien der solarthermischen Kühlung sind ausgereift. Mit ganzjährig genutzten Solarsystemen, die im Winter die Heizung unterstützen, im Sommer kühlen und ganzjährig Trinkwasser erwärmen oder Prozesswärme liefern, lässt sich der Primärenergiebedarf zur Gebäudeklimatisierung, das heißt zum Kühlen und Heizen, um etwa 50 % senken. Die begrenzte Anzahl der solaren Kühlprojekte ist in erster Linie auf die hohen Kosten und die mangelnde Erfahrung auf der Planerseite zurückzuführen.
Noch ist jede Anlage ein Unikat und der Aufwand für Planung, Bau und Optimierung dementsprechend hoch. Die solare Klimatisierung braucht daher Bauherren, die offen für innovative Energiekonzepte sind und für ein Mehr an CO2-Einsparungen diesen Mehraufwand auf sich nehmen. Bis es standardisierte Lösungen gibt, die nicht nur wenige Spezialisten, sondern alle Haustechnikplaner realisieren können, bedarf es wohl noch einiger Jahre Erfahrungen mit Demonstrationsprojekten und Pilotanlagen. Alle Technologien haben Verbesserungspotenzial. So sind angesichts der vielversprechenden Marktsituation in den nächsten Jahren sowohl technische Weiterentwicklungen als auch deutliche Kostensenkungen zu erwarten. •
Literaturhinweise:
[1] Henning, Hans-Martin: Klimatisieren mit Sonne und Wärme. In: Bine Themeninfo 1/04. Fachinformationszentrum Karlsruhe (Hrsg.). Eggenstein-Leopoldshafen, Bonn, 2004, S. 1–12
[2] Kasper, Bernd-Rainer, Bernhard Weyres-Borchert u. a: Solarthermische Anlagen: Leitfaden für das SHK-, Elektro- und Dachdeckerhandwerk, für Fachplaner, Architekten, Bauherren und Weiterbildungsorganisationen. Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie (Hrsg.). 7. Auflage. Berlin, Frankfurt am Main: VWEW Energieverlag, 2004
[3] Jakob, Uli und Ursula Eicker: Solare Kühlung in Gebäuden. In: Tagungsband; 9. Energietag Rheinland-Pfalz. Transferstelle Bingen; Bingen am Rhein, 2006