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Absorptionskälteanlage für Niedertemperatur-Fernwärme - Bad Blankenburg

EnEff:Wärme - Forschung für energieeffiziente Wärme- und Kältenetze

Absorber-Behälter (Schauglas) im Labor der TU Ilmenau

© TU Ilmenau

Projektsteckbrief

Projektstatus Projektstatus: Phase 3Realisierung
Standort Bad Blankenburg, Thüringen
Projektfahrplan 1. Errichtung einer Versuchs-Absorptionskälteanlage zur Nutzung von Niedertemperatur-Fernwärme bis Mai 2012 2. Test und Aufnahme der Leistungsdaten der Kälteanlage bis Sept. 2012 3. Verbesserungen/Optimierung des Betriebs der Absorptionskälteanlage im Objekt TWA (der Industriepartner) bis Ende Dez. 2012
Träger TU Ilmenau; TWA Wärmeanlagenbau Thüringen GmbH & Co. KG
Projektthemen

Projektbeschreibung

Das Hauptziel des Projekts ist die Entwicklung und der Aufbau einer Absorptionskältemaschine (AKM) im Mittelkälteleistungsbereich. Diese KM soll mit Niedertemperaturantriebsquellen (solarthermische Energie und Fernwärme) betrieben werden. Dadurch kann auch im Sommer niedertemperierte Fernwärme, die in den meisten Netzen wegen der Notwendigkeit der Warmwasserbereitung ganzjährig zur Verfügung stehen muss, sinnvoll zur Gebäudeklimatisierung eingesetzt werden.

Projekt

Herkömmliche Kältemaschinen arbeiten mit einer relativ hohen Antriebsenergie, die einen nicht unerheblichen Kostenfaktor darstellt. Für viele Anwendungsfälle in der Kälte- und Klimatechnik bieten die kontinuierlichen Absorptionskältemaschinen gute Lösungen. Daraus resultierend trägt die Anwendung der Absorptionskältemaschine zur Kälteerzeugung und Klimatisierung einen Hauptanteil an der Lösung der Ozonproblematik und der Minderung der CO2-Emissionen bei. Sie arbeiten mit FCKW-freien Kältemitteln und regenerativen Energiequellen, insbesondere mit solarthermischer Energie und mit Abwärme aus industriellen Prozessen. Eine weitere mögliche Antriebsquelle ist Fernwärme, die in den meisten Netzen wegen der Notwendigkeit der Warmwasserbereitung ganzjährig zur Verfügung stehen muss und daher im Sommer sinnvoll zur Gebäudeklimatisierung eingesetzt werden kann.

Konzept

Kompressionskälteerzeugungsanlagen arbeiten mit einem relativ hohen inneren Wirkungsgrad, die notwendige elektrische Antriebsenergie muss jedoch in Kraftwerken verlustreich erzeugt und über weite Strecken transportiert werden. Der Einsatz von Absorptionskälteanlagen stellt eine Möglichkeit zur Nutzung anfallender industrieller Abwärme und der solarthermischen Energie dar. Dadurch ermöglichen solche Kälteerzeugungsanlagen die Schonung der konventionellen Energiequellen und der Umwelt, weil sie mit FCKW-freien Kältemitteln in allen Leistungsbereichen arbeiten können.

In den vergangenen Jahren ist insbesondere in Asien und Europa eine verstärkte Entwicklung von thermisch angetriebenen klima- und kältetechnischen Verfahren zu beobachten, die sich wegen ihres niedrigen Temperaturniveaus unter anderem auch für die Kopplung mit solarthermischen Kollektoren gut eignen.
Bei den Absorptionskältemaschinen sind für Temperaturen oberhalb von 0°C H2O/LiBr Anlagen und für tiefere Temperaturen NH3/H2O am weitesten verbreitet. Das Arbeitsstoffpaar Aceton/ZnBr2 wird an der Technischen Universität Ilmenau seit 2001 untersucht. Die prinzipielle Anwendbarkeit im Hinblick auf die Funktionsweise und Materialverträglichkeit wurde durch die Untersuchungsergebnisse bestätigt. Trotzdem sind noch einige Untersuchungen im Hinblick auf die Optimierung der erzielbaren Kälteleistungen und Kältezahl notwendig.

Realisierung

Bei allen Bestrebungen bezüglich neuer Arbeitsstoffpaare geht es nicht nur um eine Erhöhung des COP, sondern auch um eine Verringerung der erforderlichen Antriebstemperatur der thermischen Antriebsenergie. Das Projekt dient deshalb auch zum Aufbau eines Prototyps der neuen Absorptionskältemaschine, die o.g. Anforderungen erfüllt und marktfähig ist. Die theoretischen Arbeiten zur Auslegung und Konstruktion des Prototyps sind abgeschlossen und der Aufbau befindet sich in der Endphase. In der nächsten Zeit wird der aufgebaute  Prototyp vermessen und Funktionsfähigkeit unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen untersucht. 

Finanzierung

BMWi-Förderung sowie Eigenanteil des Industriepartners TWA Anlagenbau Thüringen.

Publikationen zum Projekt
  • Ajib, Salman; Günther, Wolfgang: „Messergebnisse der Wärme-und Stoffübertragungsvorgänge eines berieselten Absorbers”; KI Kälte. Luft. Klimatechnik. Januar/Februar 2012, S. 18-21
  • Ajib, Salman; Günther, Wolfgang: „Investigation results on dry cooling tower with fin tube heat exchanger”; 4th International Conference Solar Air-Conditioning, Larnaka, Cyprus, October 12th – October 14th, 2011.

Zusätzliche Informationen:

Forschung, Planung, Evaluierung
Technische Universität Ilmenau, Institut für Thermo- und Fluiddynamik
Planung, Betreiber, Energiedienstleister, Ausführung, Hersteller
TWA Wärmeanlagenbau Thüringen GmbH & Co. KG