Der Anteil des Stromverbrauchs, der Raumklimatisierung und ‐kühlung zukommt, steigt weltweit stetig an. Der Verbrauch ist dabei dem Einsatz von konventionellen Kältemaschinen geschuldet, die ihre Antriebsenergie aus den öffentlichen Stromnetzen beziehen. Im Gegensatz dazu lasst sich auch die globale Sonneneinstrahlung durch Umwandlung in Elektrizität bzw. Wärme als Antriebsenergie für Kälteprozesse nutzen. Die Potentiale und Technologien zu diesem Zweck behandelt diese Masterprojektarbeit.
Zur Umwandlung der Sonneneinstrahlung in eine nutzbare Energieform für solar unterstützte Klimatisierungs‐ und Kühlprozesse liegen heute mit der Photovoltaik und Solarthermie ausgereifte Technologien vor. Für eine nützliche Raumluftkonditionierung sind nach heutigem Stand der Technik sehr unterschiedliche Systeme einsetzbar. Mittels photovoltaisch oder solarthermisch erzeugter Elektrizität kann eine Kompressionskältemaschine angetrieben werden, was die unwirtschaftlichste Variante zur Nutzung der solaren Primarenergie darstellt. Der thermische Antrieb von Sorptionsanlagen gilt als hoffnungsvollste Alternative. Bei den thermisch angetriebenen Kältemaschinen haben sich insbesondere die Prozesse der Absorption und der Adsorption zur Kälteerzeugung durchgesetzt. Geräte größerer Leistungsklassen werden mittlerweile von verschiedenen Herstellern angeboten und finden vor dem Hintergrund staatlicher Forderung Ihre Abnehmer. Bei Geräten kleiner Leistungsklassen besteht weiterhin großer Forschungsbedarf.
Je nach Standort sind durch geografische Gegebenheiten natürliche Grenzen des Sonnenangebots vorhanden. Je hoher der jährliche solare Deckungsgrad am jeweiligen Standort ist, desto kleiner fallt entsprechend die Auslegung des Kollektorfeldes aus, das bis ca. 50% der Gesamtkosten ausmacht. Durch die weltweit verschiedenen mittleren Außenlufttemperaturen, sowie gesellschaftliche und architektonische Unterschiede herrscht zugleich nicht allerorts die gleiche Nachfrage nach technisch bereitgestellten Kühlvolllaststunden.
Über Ausführungen zu den generellen Rahmenbedingungen für solares Kühlen, über die Potentiale für die weltweite Marktentwicklung der Systeme bis hin zu den Technologien in diesem Bereich erschließt diese Masterprojektarbeit eine ganzheitliche Sicht zum Thema solare Klimatisierung/Kühlung und schließt mit einem Ausblick in deren Zukunft ab.
Inhaltsverzeichnis
- Symbolverzeichnis
- Kurzfassung en.
- 1. Warum klimatisieren – warum mit Wärme?
- 1.1. Anforderungen an die Raumluft
- 1.2. Innere- und äußere Wärmelasten
- 1.3. Solare Kälteerzeugung und Kühlung.
- 1.4. Geschichtlicher Rückblick – Einfluss der Architektur .
- 2. Markt für solares Kühlen.
- 2.1. Bedarfsbetrachtung weltweit.
- 2.1.1. Kühl-Volllaststunden.
- 2.1.2. Weiche Faktoren für den Kühlbedarf.
- 2.1.3. Harte Faktoren für den Kühlbedarf
- 2.1.3.1. Beispielmarkt - Brasilien
- 2.1.3.2. Beispielmarkt - Dänemark
- 2.1.4. Grenzen der Bedarfsbetrachtung weltweit
- 2.2. Markt Kompressionskältemaschinen .
- 2.3. Markt für Solarthermie
- 2.3.1. Gesamtmarktvolumen und -verteilung bei der Solarthermie .
- 2.3.2. Marktentwicklung Solarthermie
- 2.3.3. Solarthermie für solares Kühlen
- 2.4. Markt für solares Kühlen
- 2.5. Wirtschaftlichkeit solarer Kühlsysteme
- 3. Technologien zur Kälteerzeugung und Klimatisierung
- 3.1. Kreisprozesse.
- 3.1.1. Carnot Prozess als idealer rechtssinniger Kreisprozess
- 3.1.2. Idealer, linkssinniger Kreisprozess für Kältemaschinen
- 3.2. Technische Verfahren zur solaren Kältebereitstellung
- 3.3. Energetischer Vergleich von Kältemaschinen mit mechanischem und thermischem Antrieb
- 3.3.1. Energetische Verhältnisse für eine Kompressionskältemaschine
- 3.3.2. Energetische Verhältnisse für eine thermisch angetriebene Kältemaschine.
- 3.3.3. Übersicht zur Gegenüberstellung der energetischen Verhältnisse
- 3.4. Funktionsweise einer Kompressionskältemaschine
- 3.5. Funktionsweise einer Absorptionskältemaschine
- 3.6. Prinzipielle Funktionsweise für das geschlossene Verfahren einer Adsorptionskälteanlage
- 3.7. Solar Kollektoranlagen
- 3.8. Gegenüberstellung der Gesamteffizienz von Kälteanlagen
- 4. Resümee
- 4.1. Forschung und Entwicklung
- 4.2. Ausblick
- Quellverzeichnis
- Abbildungsverzeichnis
- Anlagen
- Anlage 1 - Marktteilnehmer für Solares Kühlen
- Anlage 2 - Zustandsänderungen Kreisprozess
- Anlage 3 - Arbeitsmittel für den Kälteprozess
- Anlage 4 - Technische Planungstypologien
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Dieses Masterprojekt analysiert die Potentiale und Technologien zur solaren Kälteerzeugung, um einen Beitrag zur nachhaltigen Klimatisierung zu leisten.
- Analyse des weltweiten Marktes für solare Kühlsysteme
- Vergleich verschiedener Technologien zur solaren Kälteerzeugung
- Bewertung der Wirtschaftlichkeit solarer Kühlsysteme
- Zusammenfassung der aktuellen Forschungs- und Entwicklungstrends
- Ausblick auf die zukünftige Entwicklung der solaren Klimatisierung
Zusammenfassung der Kapitel
Kapitel 1 beleuchtet die Notwendigkeit von Klimatisierung und die Vorteile von Wärme als Energiequelle. Es werden die Anforderungen an die Raumluft, innere und äußere Wärmelasten sowie die Funktionsweise von solaren Kühlsystemen erläutert. Zudem wird ein historischer Rückblick auf den Einfluss der Architektur auf die Klimatisierung gegeben. Kapitel 2 untersucht den Markt für solares Kühlen, einschließlich der weltweiten Bedarfsbetrachtung, der Marktentwicklung für Kompressionskältemaschinen und Solarthermie, sowie der Wirtschaftlichkeit solarer Kühlsysteme.
Kapitel 3 beschäftigt sich mit den verschiedenen Technologien zur Kälteerzeugung und Klimatisierung, wobei ein besonderer Fokus auf die Funktionsweise von Kompressions-, Absorptions- und Adsorptionskältemaschinen liegt. Darüber hinaus wird ein Vergleich der Gesamteffizienz von Kälteanlagen durchgeführt.
Schlüsselwörter
Solare Klimatisierung, Solares Kühlen, Kälteerzeugung, Solarthermie, Kompressionskältemaschine, Absorptionskältemaschine, Adsorptionskältemaschine, Nachhaltigkeit, Wirtschaftlichkeit, Forschung und Entwicklung
- Citar trabajo
- Jan Luca Plewa (Autor), Markus K. Weipert (Autor), 2011, Solare Klimatisierung/Kühlung. Potentiale und Technologien zur solaren Kälteerzeugung, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/179957
