Forscher von Siemens im indischen Bangalore arbeiten an einer Kältemaschine, die mittels Photovoltaik ihren Strombedarf selbst erzeugt und völlig autark funktioniert. In heißen Regionen tragen Klimaanlagen erheblich zum CO2-Ausstoß bei: Rund 60 % der elektrischen Energie wird in indischen Bürogebäuden tagsüber für den Betrieb von Klimaanlagen verwendet. Die Entwickler von Siemens Corporate Technology bauen nun eine Anlage mit einem Lichtsammelsystem, das die Sonnenwärme einfängt, und einer Photovoltaikeinheit für die Stromversorgung. Wie die aktuelle Ausgabe des Forschungsmagazins Pictures of the Future berichtet, soll die Anlage Anfang 2012 auf dem Dach des Siemens-Gebäudes in Bangalore installiert werden.
Absorptionskältemaschine mit PV-Strom für die Pumpen
Die Lösung basiert auf dem altbewährten Prinzip der Absorptionskältemaschine. Dabei kommt üblicherweise eine Salzlösung zum Einsatz. Wasser dient als Kältemittel. Solarwärme heizt das Wasser-Salz-Gemisch auf und trennt das Wasser als Dampf von der Salzlösung ab (Desorption). Anschließend wird das Wasser kondensiert (Rückkühlung, Abführung der Wärme an die Umgebung) und dann flüssig in einen Verdampfer gepumpt. Hier wird die Temperatur des Mediums zur Kühlung des Gebäudes gesenkt: Durch die starke Evakuierung des Systems und die hygroskopische Wirkung der Salzlösung im nachgeschalteten Absorber herrscht im Verdampfer ein sehr niedriger Druck, sodass ausreichend geringe Kühltemperaturen erreicht werden. Die Salzlösung wird im Absorber verdünnt (wobei Wärme frei wird) und anschließend wieder durch Solarwäre (auf höherem Druckniveau) durch Austreiben von Wasserdampf eingedickt. Der Photovoltaik-Strom ist nötig, um die Salzlösung (und das Wasser und) durch das System zu pumpen.
Zweistufige Nutzung der solaren Einstrahlung
Bisherige Anlagen benötigen für den Prozess eine große Photovoltaikanlage, die auf den wenigsten Bürodächern Platz findet. Die Siemens-Forscher bauen nun eine kompakte Anlage und nutzen die Sonnenenergie besser aus. Die Herausforderung besteht darin, gleichzeitig genug Wärme für den Kälteprozess und Strom für die Pumpe zu gewinnen. Eine Idee ist, eine spezielle Flüssigkeit einzusetzen, die dem Sonnenlicht ausreichend Wärme entzieht, bevor es die Photovoltaik-Einheit erreicht. Das Potenzial für den Absorptionskälteprozesses ist riesig: In Indien wird der Bedarf für die Kühlung von Büros und Geschäftsräumen bei der Verwendung von elektrisch angetriebenen Kompressionskälteanlagen bis zum Jahr 2015 auf rund 31 GW geschätzt – die Leistung von etwa 30 großen Kraftwerken. ■