Kurzbeschreibung des Promotionsvorhabens:

Thermodynamische Bewertung von geschlossenen solar-thermisch angetriebenen Kühlungssystemen mit Berücksichtigung von primärenergetischen Gesichtspunkten\ Die derzeitige Verknappung von (energetischen) Ressourcen bei gleichzeitig steigendem Bedarf stellt unsere Gesellschaft vor die große Herausforderung, ihre bisherigen Gewohnheiten der Energiebereitstellung und -verwendung zu ändern. Ein Bereich der Energieverwendung, der in den letzten Jahren ein rasantes Wachstum erfahren hat, ist die Kühlung und Klimatisierung von Gebäuden. Durch steigende Komfortansprüche, höhere Außentemperaturen als auch durch den vermehrten Einsatz von Glas in der Architektur und bessere Dämmstandards wird dieses Wachstum auch zukünftig anhalten. Da jedoch bei konventionellen Kühl- und Klimageräten über den Stromverbrauch sowohl eine erhebliche Menge CO2 freigesetzt als auch der Strom häufig zu kritischen Spitzenlastzeiten verbraucht wird (vgl. Stromausfälle Kalifornien 2001, Italien 2006), wird hier durch solare Kühlsysteme eine Möglichkeit gesehen, die wachsende Nachfrage nachhaltig zu decken. Insbesondere wegen der in der Regel großen Deckungsgleichheit von Strahlungsangebot und Kühlbedarf bieten sie eine vielversprechende Möglichkeit, Wohngebäude regenerativ zu klimatisieren oder Prozesskalte in Spitzenbedarfzeiten primärenergetisch effizient bereit zu stellen.

Generell ist zu sagen, dass es noch keine adäquates Verfahren zur thermodynamischen Bewertung geschlossener solarer Kühlsysteme gibt. Ziel dieser Arbeit ist es, ein solches Verfahren zu entwickeln und so die Verbreitung ressourcenschonender und effzienter Systeme zur Kühlung und Klimatiserung zu vereinfachen. Die Kälteverfahren, die bei dieser Bewertung im Fokus liegen, sollen thermisch angetriebene Wärmetransformationsverfahren sein. Unter diesen konzentriert sich die Arbeit speziell auf solarthermische, geschlossene Kühlprozesse wie Ab- und Adsorptionsverfahren. Diese Systeme zeichnen sich u.a. durch ihren im Vergleich zu konventionellen Kühltechnologien geringen Strombedarf und der Möglichkeit zur Speicherung von thermischer Antriebsenergie aus. Gleichzeitig sind diese Systeme aber im Rahmen einer Bewertung und Optimierung sehr komplex. Im Gegensatz zu elektrisch angetriebenen Systemen (darunter fallen auch die photovoltaisch getriebenen solaren Kühlsysteme) müssen hier thermische anstelle elektrischer Prozesse betrachtet und bewertet werden. Bei diesen spielt nicht nur der Energiebedarf, sondern auch die Temperatur, bei der diese Energie zur Verfügung steht bzw. benötigt wird eine bestimmende Rolle. Das zu entwickelnde Bewertungsverfahren soll den thermodynamischen Pfad von der Strahlung über Wärme zur „nutzbaren Kälte” analysieren und aufzeigen, welche Art der Wärmetransformation für welche Anwendung und an welchem Standort aus thermodynamischer Sicht Vorteile bietet. Neben der Thermodynamik sollen aber auch energiewirtschaftliche und primärenergetische Aspekte berücksichtigt werden. So bieten sich ökonomische Vorteile bei der Nutzung von sommerlicher „Überschusswärme” aus thermischen Kollektoren als auch von Abwärmeströmen diverser Prozesse. Primärenergetisch ist der geringe Stromverbrauch und die damit einhergehende Reduktion des CO2- Austoßes im Vergleich zu konventionellen, elektrisch getriebenen Kühlverfahren ein relevanter Gesichtspunkt. Das Bewertungsverfahren soll in verschiedenen laufenden Projekten zur solaren Kühlung angewendet werden um so Aussagen darüber treffen zu können, ob die gewählte Ausführung einen größtmöglichen Nutzen bringt oder wo im aktuellen Betrieb Optimierungspotentiale liegen.