Innovative, energieoptimierte, hygienische Rückkühlsysteme für thermisch angetriebene Kältemaschinen

Der weltweite Energiebedarf für Kühlzwecke ist in den letzten Jahren stark angestiegen, für die nächsten Jahre ist ein weiterer Anstieg zu erwarten. Die meisten Kühlanlagen arbeiten mit elektrisch betriebenen Kompressionskältemaschinen und sind daher durch einen hohen Verbrauch an elektrischer Energie (derzeit 15 % des gesamten Stromverbrauches), die überwiegend aus fossilen Energieträgern gewonnen wird, gekennzeichnet. Alternativen hierzu sind thermisch angetriebene Kälteprozesse (thermally driven cooling, TDC), deren Antriebsenergie Wärme ist (z.B: CO2–neutrale Wärme aus Sonnenenergie, Abwärme oder regenerative Fernwärme). Der zusätzliche elektrische Energieverbrauch von thermisch angetriebenen Kälteanlagen beträgt nur etwa ein Zehntel des elektrischen Energieverbrauchs einer Kompressionskälteanlage. Dies würde in Europa ein Einsparungspotential an CO2-Äquivalenten im Vergleich zu Kompressionskälteanlagen von bis zu 85 % bedeuten.

Der kommerzielle Einsatz von thermisch angetriebenen Kälteanlagen (Absorption, Adsorption, Desiccant, etc.) ist jedoch an bestimmte Vorausaussetzungen bezüglich der für den Prozess notwendigen Rückkühlung gebunden. Dies betrifft insbesondere das Temperaturniveau der Rückkühlung: Je niedriger das Temperaturniveau der Rückkühlung ist, desto höher ist der Wirkungs-grad des Prozesses. Niedrige Rückkühltemperaturen können aber unter den meisten klimatischen Rahmenbedingungen bisher nur mit Nasskühlanlagen erreicht werden, die den Nachteil der Bildung schädlicher Bakterien mit sich bringen. In einigen europäischen Ländern, insbesondere in Ländern mit hohem Potenzial für die Anwendung thermisch betriebener Kühlanlagen, wird der Einsatz von Nasskühlanlagen daher aus hygienischen Gründen durch entsprechende Verordnungen erschwert. Unter bestimmten Randbedingungen könnten auch Trockenkühlanlagen eingesetzt werden. Jedoch liegen hierzu derzeit nur wenig Erfahrungen bzw. geringes detailliertes Fachwissen vor.

Das Ziel des Projekts besteht daher darin, die Fragen der Einsetzbarkeit der verschiedenen Kühlverfahren im Detail zu untersuchen und verbesserte Lösungen für Rückkühlanlagen zu finden. Insbesondere sollen Möglichkeiten gefunden werden, Trockenkühlanlagen verstärkt einzusetzen. Weiters sollen mögliche Sekundärmaßnahmen zur Vermeidung von Hygieneproblemen bei Nasskühlanlagen (chemische, physikalische Verfahren) untersucht werden. Hierzu werden zunächst die derzeit am Markt verfügbaren Techniken analysiert. Die thermodynamischen Zusammenhänge im Prozess werden unter Berücksichtigung verschiedener Einsatzfälle bzw. Randbedingungen mit Hilfe eines mathematischen Modells untersucht und es werden Optimierungsvorschläge bezüglich der Auslegung und der Komponentenauswahl erarbeitet.

Die Ergebnisse werden in Form einer „Verfahrensanweisung“ für die Planung und Auslegung von Rückkühlanlagen thermisch angetriebener Kälteprozesse zusammengefasst. Sie sollen zu einer deutlichen Effizienzsteigerung von thermisch angetriebenen Kälteanlagen führen und einen vermehrten Einsatz solcher Systeme an Stelle von elektrisch betriebenen Anlagen, zur Folge haben, und damit zu einer Reduktion der Treibhausgasemissionen führen.