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Das macht die Kühlung durch Solarthermie so besonders
Solarthermie zur Kühlung zu nutzen, ist eine interessante und noch ziemlich neue Technologie. Dabei kann die Primärwärme der Sonne neben der Heizungsunterstützung und dem Aufwärmen von Wasser auch für den Betrieb einer Klimaanlage genutzt werden. Ein solches System in einem Gebäude bedeutet zudem viele Vorteile, wie zum Beispiel geringere Kosten an Brennstoff und Strom, aber auch eine teilweise Unabhängigkeit von Lieferanten dieser Energieträger. Thermische Effekte der solaren Wärme lassen sich so direkt für eine Kältemaschine und damit für das Senken der Temperatur nutzen.
Technik und Funktion der Solarthermie als Kühlung
Die Grundidee einer Kältemaschine ist nicht von einer bestimmten Energiequelle abhängig. Ein Kältemittel, wie beispielsweise Wasser, verdunstet und setzt dabei Energie frei. Die Temperatur sinkt, was einen kühlenden Effekt hat. Im Speziellen wird für die Solarthermie-Kühlung eine Absorptionskältemaschine eingesetzt.
Die Funktionsweise einer Solarthermie-Kühlung unter der Lupe
Du erzeugst Strom und verwendest ihn zum Betrieb deiner Klimaanlage? Die Vorteile bestehen darin, dass sich die elektrische Energie auch für andere Zwecke nutzen lässt. Der große Nachteil liegt allerdings im Effizienzverlust, denn aus der Wärme der Sonne erzeugst du den Strom und damit betreibst du die Kältemaschine. Ein direkterer Weg für diese Wirkung auf die Temperatur liegt nahe.
Eine Solarthermie-Kühlung verwendet eine Absorptionskältemaschine, die sich mit verschiedenen Primärenergieträgern versorgen lässt. In unserem Fall ist das eben die Sonnenenergie. Dabei zirkuliert das Kältemittel zwischen einem kalten und einem warmen Raum. Es verdampft schließlich an einem Ort und entfaltet dort seinen kühlenden Effekt. Im gasförmigen Zustand wird das Kältemittel in den warmen Bereich geleitet und kondensiert dort durch Bindung an Stoffe, wie zum Beispiel Salzlösungen. In einer solarthermisch betriebenen Anlage wird Sonnenenergie zur Trennung von diesen Salzlösungen eingesetzt. Dieser Schritt schließt den Kreislauf.
Eine Absorptionskältemaschine nutzt ein flüssiges Medium für den Kältemitteldampf. Dieses Absorptionsmaterial bewirkt ein Absaugen des Kühlmittels, das wiederum die Senkung der Temperatur dauerhaft aufrechterhält. Die großen Vorteile der Solarthermie-Kühlung ergeben sich daraus, dass sie lediglich bei entsprechender Wärme, sprich Aufheizung durch die Sonne, überhaupt erst erforderlich ist. Es entsteht nur eine kurze Verzögerung des Kühlbedarfs durch thermische Trägheit.
Schon gewusst? Ein Gebäude ist am frühen Nachmittag durch solare Wärme am stärksten aufgeheizt. Für die ganze Erdhalbkugel beträgt die thermische Trägheit etwa 1 Monat.
Mit diesen Kosten musst du für eine Solarthermie-Kühlung rechnen
Die Primärenergie aus Wärme durch die Sonne ist natürlich gratis, nicht aber die erforderliche Anlage. Für eine kleine Anlage ist mit Kosten von etwa 5.000 Euro pro Kilowatt Leistung zu rechnen. Je größer die Anlage wird, umso deutlicher treten Skalierungseffekte hervor, die die Kosten senken. Große Anlagen arbeiten bereits heute wirtschaftlich.
Für die tatsächlichen Kosten sind aber nicht nur die Anschaffungs- und Betriebskosten interessant, sondern auch indirekte Auswirkungen und Vorteile. Auf jeden Fall verhindert eine Solarthermie-Kühlung ein Überhitzen einer Solarthermieanlage für Heizzwecke. Die Kollektoren lassen sich, wie bereits erwähnt, sowohl im Sommer solarthermisch für das Aufwärmen von Wasser verwenden als auch im Winter für die Heizung.
Wie für eine Solarheizung kannst du für eine Solarthermie zur Kühlung Förderungen abrufen. Dazu gehören Förderungen des BAFA von 90 Euro pro Quadratmeter Kollektorfläche. Des Weiteren stellt ebenfalls das BAFA Innovationsförderungen von 180 Euro pro Quadratmeter Kollektorfläche bereit. Zusätzlich bekommst du von der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) sehr günstige Kredite für eine Solarthermie-Kühlung.
Als Einsatzorte stehen derzeit gewerbliche Anwendungen im Vordergrund. Für größere Firmen sind die Skalierungseffekte am höchsten. Einfamilienhäuser sind hingegen noch ein schwieriges Einsatzfeld, aber auch für solche Verwendungen wird die Technologie immer weiter optimiert. Da unsere Durchschnittstemperaturen jährlich ansteigen, wird eine mit Sonnenenergie betriebene Klimatisierung in der Zukunft immer effizienter und wichtiger. Nicht vernachlässigen solltest du auch den Imagegewinn, wenn sich im Gebäude einer Firma eine mit Solarwärme betriebene Klimaanlage befindet. Besucher sind unmittelbar beeindruckt, wenn du ihnen sagen kannst, dass die angenehme Klimatisierung mit Solarwärme erzeugt wird.
Solarthermisch nachhaltig kühlen
Ein Gebäude solarthermisch zu kühlen, erfordert keine Primärenergie und nur so viel Strom, wie die Steuerung verbraucht. Ein solches System verhindert die Überhitzung einer Anlage zur Solarthermie, ermöglicht eine Kombination mit einer Heizung und ist als Kühlung sogar noch effizienter, da bei höchstem Bedarf auch eine hohe Sonneneinstrahlung verfügbar ist. Dieser Effizienzgewinn wirkt zudem auf das ganze System zur Erzeugung und Verteilung von elektrischer Energie. Dieses müsste nämlich für höhere Spitzenlasten ausgelegt werden, wenn um die Mittagszeit zum ohnehin schon hohen Verbrauch auch noch die Belastung durch elektrische Klimatisierung hinzu kommen würde.
