Kühlung mit Solarthermie

Solare Kühlung der Räume mit Sonnenwärme

Mit Wärme kühlen? Auf den ersten Blick erscheint dies geradezu paradox. Mit der richtigen Technik ist das Kühlen mit Sonnenwärme jedoch kein Hexenwerk. Im Gegenteil: Es ist sogar besonders effizient. Schließlich liefert die Sonne gerade dann am meisten Energie, wenn der Kühlungsbedarf am größten ist. Und das Beste: Bei der Förderung wird kein Unterschied zwischen Heiz- und Kühlsystemen gemacht. Dennoch fristet die Klimatisierung mit Solarthermie immer noch ein Nischendasein. Wir zeigen auf, woran das liegt. Am Beginn des Artikels stehen der Unterschied zur herkömmlichen Raumkühlung und die Funktionsweise einer Kühlung mit Solarthermie.

Funktionsweise von Klimaanlagen

Mit einer Klimaanlage wird unangenehm warme Raumluft abgekühlt, um ein für uns Menschen angenehmes Raumklima zu schaffen. Dieses kann auf zwei grundlegend unterschiedliche Weisen geschehen. Ausschlaggebend ist die jeweilige Antriebsenergie:

• Strom: Herkömmliche Klimaanlagen werden mit Strom betrieben. Dabei setzt ein Kompressor das System in Gang und hält es am Laufen. Da dies ähnlich wie bei einer Wärmepumpe funktioniert, spricht man auch bei dieser Art der Kühlung vom Wärmepumpenprinzip. Die elektrische Energie kommt aus dem Stromnetz, entweder dem öffentlichen Netz eines Energiekonzerns oder dem Hausnetz, das aus der eigenen Photovoltaikanlage gespeist wird. Nur beim Betrieb einer Kompressionskältemaschine mit Sonnenstrom kann von einer ökologisch sinnvollen Lösung die Rede sein.
• Wärme: Sorptionsklimaanlagen benötigen keinen Antriebsstrom, sondern kühlen allein mit gewonnener Wärme. Diese kann beispielsweise aus einem Gasheizer oder einem Solarmodul stammen. Die Übertragung funktioniert über einen Sorbens genannten Stoff. Dabei kann zwischen zwei Verfahren gewählt werden: der offenen und der geschlossenen Sorption. Das eine System arbeitet nach dem Verdunstungsprinzip, das andere mit einer Kältemaschine. Weiter unten erklären wir die Unterschiede. Aus dem gleichen Grund wie bei Kompressionskältemaschinen ist auch bei der Sorption die solar gewonnene Antriebsenergie vorzuziehen.

Beide Antriebsenergien haben ihre Vorteile:

• Der Hauptvorteil der Gebäudeklimatisierung mit Sonnenstrom ist die Möglichkeit der Systemtrennung. Stromerzeugung und Klimatisierung können unabhängig voneinander zur Anwendung kommen.
• Der Hauptvorteil der Gebäudeklimatisierung mit Sonnenwärme ist das Wegfallen des verlustbehafteten Umwegs über die Stromerzeugung. Es erscheint nicht wirklich sinnig, thermische Energie erst in elektrische Energie und dann wieder in thermische Energie umzuwandeln.

Was beiden gemeinsam ist: Ob Photovoltaik-Module oder Solarthermie-Kollektoren, die Ernte an solarer Energie ist genau dann am höchsten, wenn wir nach Abkühlung lechzen. Und das spricht generell für eine Gebäudeklimatisierung mit Sonnenenergie.

bis zu 30% sparen

Preise vergleichen:
Solaranlage günstig kaufen

---

Jetzt informieren

• Bundesweit
• Unverbindlich

• Qualifizierte Anbieter
• Top Preise

Funktionsweise der solaren Kühlung

Im Unterschied zu strombetriebenen Kompressionsanlagen arbeiten Sorptionsanlagen mit thermischer Energie, sprich: Wärme. Dabei gibt es zwei unterschiedliche Möglichkeiten der Raumklimatisierung: die geschlossene und die offene Sorption:

Geschlossene Sorption: die Sorptionskältemaschine

Das Kühlen der Umgebung mit einer Absorptionskälteanlage oder Adsorptionskälteanlage ist zweifellos die effektivste – aber auch teuerste – Lösung.

Dies aber nur am Rande, der Oberbegriff Sorption lässt sich viel leichter merken. Und der Funktionsablauf ist im Prinzip der gleiche.

Eine Kälteanlage besteht aus vier Komponenten, dem Verdampfer, dem Absorber, dem Desorber (auch: Austreiber) und dem Verflüssiger (auch: Kondensator). In einem Kreislauf nimmt ein zirkulierendes Kältemittel – Physiker sprechen vom Aktivstoff, verwendet wird in der Regel Kaltwasser – Energie (Wärme) aus einem externen Kühlsystem (auch: Rückkühler oder Rücklaufkühler) auf und verdampft bei relativ geringer Temperatur. Damit es am Ende des Kreislaufs wieder Kälte in das Kühlsystem einspeisen kann, muss es einen Prozess durchlaufen. Zuerst wird der verdampfte Aktivstoff im Absorber mit dem Sorptionsmittel (auch: Lösungsmittel) vermischt, die bei der Sorption freiwerdende Wärme als Abwärme abgeleitet.

Diese ist beispielsweise für die Trinkwassererwärmung nutzbar. Eine Pumpe transportiert nun das Flüssigkeitsgemisch zum Desorber, wo beide Bestandteile wieder voneinander getrennt, fachsprachlich ausgetrieben, werden. Für das dazu benötigte Heißwasser sorgt die Energie aus den Solarkollektoren. Reicht diese nicht aus, springt der Heizkessel ein. Im Austreiber trennen sich die Wege: Das Sorptionsmittel gelangt in den Absorber, das Kältemittel in den Kondensator – und von dort zurück in den Verdampfer. Unterwegs durch Expansion stark abgekühlt, kann es erneut Kälte an das Kühlsystem abgeben. Der Kreislauf beginnt von vorne.

Offene Sorption: die Sorptionsklimaanlage

Etwas weniger effektiv als die geschlossene Sorption ist die offene Sorption. Offene Systeme nutzen statt Flüssigkeit die Luft als Kältemittel. Und das funktioniert so: Warme, also feuchte Außenluft wird angesaugt und strömt in einen Entfeuchter. Dort dreht sich ein mit einer entfeuchtenden Substanz beschichteter Sorptionsrotor, daher auch der Name Rotationsentfeuchter. Die getrocknete Luft wird in einem speziellen Wärmeübertrager rückgekühlt und in einem nächsten Schritt wieder befeuchtet. Nun befindet sich feucht-kalte Luft statt feucht-warme Luft im Raum und kühlt diesen ab (Verdunstungskälte). Mit der Hitze aus der Solaranlage wird der Sorptionsrotor wieder getrocknet und steht für die erneute Feuchtigkeitsaufnahme bereit.

Wo ist die solare Kühlung sinnvoll?

Die Nachfrage nach Klimaanlagen steigt weltweit. Vorbei die Zeiten, in denen Skeptiker beim Thema Klimaerwärmung nur die Augenbrauen hochzogen. Die Experten erwarten definitiv eine weitere Erwärmung der Erdatmosphäre und häufigere Temperaturextreme. Kein Geheimnis, dass dies nicht nur unangenehm ist, sondern sogar lebensbedrohlich sein kann. Bei herkömmlichen Klimaanlagen ist die Umweltbilanz allerdings desaströs. Klimaanlagen auf der Basis von Solarthermie schonen neben dem Geldbeutel auch unsere wertvollen Energieressourcen. Unternehmen können darüber hinaus von einem erheblichen Imagegewinn profitieren.

Die Kosten für eine solare Klimatisierung sind allerdings stattlich. Zu rechnen ist mit etlichen tausend Euro für die Anschaffung. Es gibt jedoch auch eine gute Nachricht: Der Drang unserer Spezies zur Weiterentwicklung wird zu immer besseren Ergebnissen führen. Und steigende Produktionszahlen senken bekanntlich die Kosten. Beides dürfen wir in den kommenden Jahren erwarten.

Zurzeit allerdings ist die solare Kühlung nur mit Großanlagen wirtschaftlich. Büro- und Gewerbebetriebe, Krankenhäuser, Seniorenheime und Hotels haben die Vorteile allerdings schon für sich entdeckt. Viele setzen bereits auf den Doppelnutzen der Solarthermie: die Deckung ihres hohen Bedarfs an Wärme im Winterhalbjahr und ihres hohen Bedarfs an Kühlung im Sommerhalbjahr.

Vorteile der Kühlung mit Solarthermie

• Der Bedarf an solarer Kühlung und das Angebot an Sonnenenergie stimmen im Jahresgang überein: Gerade im Sommer ist die Ausbeute hoch.
• Eine Übereinstimmung von Bedarf und Angebot ist auch im Tagesgang gegeben: Bei hohem Sonnenstand ist die Hitze am größten.
• Je wärmer es ist, desto höher ist der Wirkungsgrad der Solarthermieanlage.
• Es wird kein umweltschädliches Kohlenstoffdioxid freigesetzt.
• Keine klimaschädigenden Kältemittel kommen zum Einsatz.
• Die Kreditanstalt für Wiederaufbau KfW fördert solarthermische Kälteanlagen durch attraktive Kredite und Tilgungszuschüsse.

Mit Photovoltaik kühlen

Mit PV, Klimaanlage und Wärmepumpe im Sommer die Innenräume kühlen So schön der Sommer auch ist: Läuft die Sonne zur… weiterlesen

bis zu 30% sparen

Angebote für Solaranlagen
von regionalen Anbietern

Jetzt vergleichen

Unverbindlich

Qualifizierte Anbieter

Kostenlos