TGA Energietechnik

TGA Ausgabe 12-2008
Anbieter von Sorptionskältemaschinen optimistisch

Aufwind für Kälte aus Wärme

Abb. 1
BHKW und Sorptionskältemaschinen werden aufgrund mehrerer Trends künftig in vielen Anlagen gemeinsam die Energieversorgung sicherstellen. Für solche Verbundanlagen interessierten sich auch die Chillventa-Fachbesucher. Yazaki hatte neben seinem 17,5-kW-Absorber auch ein leistungsvariables BHKW von Spilling ausgestellt und damit für große Aufmerksamkeit gesorgt.

Bisher spielten Sorptionskältemaschinen auf einschlägigen Fachmessen so gut wie keine Rolle. Auf der Chillventa stellten nun gleich fünf Unternehmen thermisch angetriebene Kältemaschinen vor. Ein Grund dürften die Meseberger Beschlüsse sein, die positive Rückkopplungseffekte auf die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK), die Biomasse-Nutzung in Heizkesseln und Kraftwerksanlagen sowie auf die solare Heizungsunterstützung erwarten lassen. Insbesondere das novellierte Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz wirke sich günstig auf den Markt für thermisch angetriebene Kältemaschinen aus, sind sich die Aussteller einig.

Die Anbieter von Ad- und Absorptionskältemaschinen (AKM) sind zuversichtlich, dass sie von den Trends zur dezentralen Energieversorgung mittels BHKW, zur solarthermischen Heizungsunterstützung und zur Biomasse-Heizung profitieren werden. Trotz eher ungünstiger Platzierung auf der Nürnberger Chillventa – die fünf Aussteller von Sorptionskältemaschinen waren auf drei Hallen verteilt – äußerten sich die AKM-Anbieter überwiegend zufrieden über die Besucherresonanz sowie über die neuen politischen Rahmenbedingungen: Spätestens in zwei Jahren würden die Meseberger Beschlüsse der Bundesregierung vom August 2007 auch die AKM-Branche erreichen, so ein Aussteller.

Viele Impulse für AKM

Konkret erwarten die AKM-Anbieter eine ganze Reihe von Impulsen für ihr Geschäft, die in erster Linie auf die neuen rechtlichen Rahmenbedingungen für BHKW zurückzuführen seien. Wichtigste Neuerung ist die Novellierung des Kraft-Wärme-Kopplungsgesetzes von 2002 (KWKG-Novelle1)), das die Förderung der Modernisierung von Bestandsanlagen wie auch den Ausbau von KWK-Anlagen vorsieht. Ziel ist ein Anteil von 25 % KWK-Strom am Gesamtstrommarkt bis zum Jahr 2020. Davon profitieren wird nach Expertenmeinung auch der Ausbau der Nah- und Fernwärme und damit die Option, Wärmeüberschüsse in den Sommermonaten thermisch in Kälte umzuwandeln. Auch das Impulsprogramm für Mini-KWK-Anlagen bis 50 kWel wird aus Sicht der Marktakteure den Absatz für kleine sorptive Kälteerzeuger positiv beeinflussen.

Eine ähnliche Wirkung wird durch die Umsetzung des novellierten Erneuerbare Energiengesetzes (EEG1)) erwartet, da auch dieses die Möglichkeiten der Kraft-Wärme-(Kälte)-Kopplung begünstigt, auch wenn die thermische Kälteerzeugung im Gesetzestext nicht explizit ausgewiesen ist. Nicht zuletzt werde sich nach Ansicht von Anbietern kleiner Sorptionskältemaschinen auch das Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG1)) positiv auf den Markt für solare Kühlung auswirken, da durch die steigende Nachfrage nach solarthermischer Heizungsunterstützung mit nutzbaren Wärmeüberschüssen zu rechnen sei, die wiederum in Kälte umgewandelt werden könnten.

Selbst von der nunmehr politisch gewollten Einspeisung von Biogas in das Erdgasnetz könnte die AKM-Branche profitieren. Anstatt wie bisher das Biogas unmittelbar an der Biogasanlage „zu verstromen“, kann es nun im Erdgasnetz an beliebiger Stelle in KWKK-Anlagen mit nahezu dreifachem Gesamtnutzungsgrad in Strom, Wärme und ggf. Kälte umgewandelt werden.

Optimismus bei Sortech

Neu im Kreis der Anbieter von thermisch angetriebenen Kältemaschinen ist die Sortech AG, Halle. Sie ist aus einer im Jahr 2002 erfolgten Ausgründung des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme und der UFE Solar GmbH, beide aus Freiburg im Breisgau, hervorgegangen. Angeboten werden Adsorptionskältemaschinen mit einer Nenn­kälteleistung von 7,5 bzw. 15 kW, die mit dem Stoffpaar Silicagel und Wasser arbeiten. Kaltwasser steht bereits ab einer Antriebstemperatur von nur 60 °C zur Verfügung; die Nennkälteleistung bezieht sich auf Vor-/Rücklauftemperaturen von 72/65 °C.

Wegen der Unwägbarkeiten individuell beigestellter Rückkühler werden die Sortech-Maschinen mit einem energieoptimierten trockenen Rückkühler mit neuester EC-Lüftertechnik ausgeliefert. Ein integriertes Frischwassersprühsystem soll bei sehr hohen Außentemperaturen die Rückkühlleistung erhöhen.

Im Vergleich zu manch anderer thermisch angetriebenen Sorptionskältemaschine kommt die Sortech-Maschine mit einer extrem niedrigen elektrischen Leistung aus: Die beiden Adsorptionskältemaschinen nehmen nur 9 bzw. 12 W auf, der dazu gehörende Rückkühler 0,65 bzw. 0,89 kW. Im Wärmepumpenmodus kann die Maschine auch zur Heizungsunterstützung eingesetzt werden; der Heiz-COP liegt nach Firmenangaben bezogen auf den Nennpunkt bei 1,33.

Walter Oblin, Vorstand der Sortech AG, sieht die gesamte Branche im Aufwind: „Wir stoßen mit unseren Adsorptions-Chillern auf ein enor-mes ­Interesse, da wir vorhandene, meist kostenlose Wärmepotenziale in Kälte umwandeln.“ Künftige Anwendungen sieht Oblin in erster Linie bei der Solarthermie, da es dort im Sommer durch den Ausbau heizungsunterstützender Solaranlagen zu Wärmeüberschüssen komme. Wichtig für den ­potenziellen Kunden sei ein Systemangebot aus Kältemaschine und Rückkühler, da nur so ein ­energetisch optimiertes System möglich sei. ­Deshalb wolle man auch verstärkt mit System­häusern zusammenarbeiten, die quasi schlüsselfertige Lösungen anbieten. Bislang hat Sortech etwa 60 Adsorptionskältemaschinen ausgeliefert.

Yazaki: Kälte aus Biomasse

Die weltweit am weitesten verbreiteten Absorptionskältemaschinen bietet der japanische Hersteller Yazaki mit einem Leistungsspektrum von 17 bis 700 kW Kältenennleistung an. Weltweit sind über 100000 Yazaki-AKM in Betrieb, davon mehr als 2000 in Europa.

Arne Heuzeroth, EU-Verkaufsleiter der Yazaki Europe Ltd., Köln, sieht die künftigen Märkte für thermisch angetriebene Kältemaschinen im Bereich der Abwärmenutzung aus BHKW, der Biomasse-Heizungen sowie der Solarthermie. Insbesondere in der Industrie gebe es ein großes Potenzial an bislang nicht genutzten Abwärmequellen, beispielsweise in Lebensmittelbetrieben, Druckereien und Lackieranlagen. Auch die Abwärme von Backöfen, Härte- und Glühanlagen oder die Abluft aus Trocknungsprozessen ließen sich zur Kälteerzeugung verwenden. Im Grunde seien alle Abwärmequellen oberhalb von 75 °C für die Kälteerzeugung mittels AKM nutzbar.

Eine wichtige Antriebsenergie für Yazaki-Absorber wird aus Sicht von Kuzuhide Ishida, Entwicklungsingenieur von Yazaki Europe, die Biomasse sein. Schon heute würde in verschiedenen Projekten Biomasse in Form von Holzhackschnitzel oder Holzpellets in Heizkesseln verbrannt und dann die Wärme zum Antrieb von AKM genutzt. In einem Pilotprojekt in Japan ist derzeit eine direkt mit Pellets gefeuerte Doppeleffekt-Absorptionskältemaschine im Test, da die direkte Befeuerung wesentlich energieeffizienter sei als der Umweg über die Heizkesselverfeuerung.

EAW: Black-Box-Strategie

Der hohe Synergieeffekt von BHKW und Absorptionskältemaschine war für die EAW Energieanlagenbau Westenfeld GmbH einer der Gründe, Kraft-Wärme-Kälte-Kopplungsanlagen aus einer Hand anzubieten. Das ursprünglich auf die ­Fertigung von BHKW spezialisierte Unternehmen baut seit 1999 auch AKM-Kompaktmodule im ­Leistungsbereich von 50 bis 200 kW und seit 2003 auch eine 15-kW-Maschine für solares ­Kühlen. EAW verspricht sich durch die werks­interne Abstimmung von BHKW und AKM eine ­höhere Performance für beide Komponenten sowie eine bessere Ausschöpfung von Kostensenkungspotenzialen.

Aus Sicht von Bernd Hebenstreit, Vertriebsleiter von EAW, müssten sich TGA-Planer intensiver mit den Besonderheiten der Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung auseinandersetzen, inklusive der Rückkühlung. Typische Schwachstellen von KWKK-Anlagen seien die Hydraulik und die Rücklauftemperaturen. „In der Praxis stellen wir immer wieder fest, dass die gemessenen Werte nicht mit den Hersteller-Vorgaben übereinstimmen.“ Auch bei EAW setzt man auf den Ausbau der Systemtechnik und auf die Zusammenarbeit mit Systemhäusern, die Lösungen aus einer Hand anbieten.

Allgemein steige das Interesse an der thermischen Kälteerzeugung, sogar bei den auf Kompressionskälte fixierten Kälteanlagenbauern. Durch den Ausbau des Systemangebots mit „Black-Box-Strategie“ will man künftig auch Heizungsfachbetriebe in die Lage versetzen, eigenständig AKM-Anlagen zu installieren, insbesondere in Verbindung mit Solarthermie.

Solarctic setzt auf NH3/Wasser

Neu im Reigen der AKM-Newcomer ist die Solarctic GmbH i.G., Haltern am See, eine Ausgründung der Fachhochschule Gelsenkirchen und des Innovationszentrums Wiesenbusch, Gladbeck. Angeboten wird eine Ammoniak/Wasser-Absorp­tionskältemaschine mit einer Kältenennleistung von 25 bis 40  kW. Derzeit sei die Entwicklung noch im Stadium von Prototypen jedoch mit dem Focus, noch 2008 mit der Markteinführung zu beginnen, so Solarctic-Geschäftsführer Dr. Wolfgang Stürzebecher.

Die Maschine benötige Wärme von „unter 100 °C“, zum Beispiel aus einem BHKW, Fernwärmesystemen, Geothermie oder Abwärme und sei in der Lage, auch Eis zu erzeugen. Neben klassischen Klimatisierungsaufgaben in Gebäuden könne die Solarctic-AKM auch Kühlaufgaben im Bereich der Lebensmittelindustrie, der Tierzucht und der Industrieprozesstechnik übernehmen.

AGO: AKM für bis zu –30 °C

Für die aus der M+W Zander Energie + Anlagen GmbH – heute Caverion GmbH – hervorgegangene AGO AG Energie + Anlagen, Kulmbach, liegt die Zukunft der Absorptionskältetechnik in der Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung auf der Basis von Biomassekraftwerken. Das gemeinsam mit dem ILK, Dresden, entwickelte „ago congelo“-Konzept basiert auf einer Ammoniak/Wasser-Absorptionskältemaschine, ausgelegt für Temperaturen von bis zu –10 °C, in Kaskadenschaltung auch bis zu –30 °C.

Sebastian Zürich, zuständig für den Verkauf von AKM bei Ago, sieht insbesondere in der Lebensmittelindustrie, wo Strom, Wärme und Kälte meist gleichzeitig und ganzjährig gebraucht werden, das künftige Einsatzgebiet der AKM. „Durch die ganzjährige Nutzung von Abwärmepotenzialen liegt die Amortisation einer AKM oft unter drei Jahren“, so Zürich. Ago liefert ausschließlich maßgeschneiderte AKM im Industriestandard mit Kälteleistungen von 30 bis 500 kW.

Fazit

Das Angebot an thermisch angetriebenen Kältemaschinen nimmt weiter zu. Die wirtschaftlichen und politischen Rahmenbedingungen werden in den kommenden Jahren sowohl die Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung auf der Basis von Biomasse als auch die Solarthermie und damit die solare Kühlung positiv beeinflussen. Größtes Markthemmnis ist das oft fehlende Fachwissen bei Planern und ausführenden Firmen. Die Hersteller setzen deshalb verstärkt auf Systemhäuser und schlüsselfertige Lösungen.

http://www.chillventa.de

http://www.sortech.de

http://www.eaw-energieanlagenbau.de

http://www.solarctic.de

http://www.ago.ag

http://www.ilk-dresden.de

1) Siehe http://www.tga-fachplaner.de , Rubrik Infothek, Downloads

Inhaltsübersicht

  1. Teil: Aufwind für Kälte aus Wärme
  2. Teil: Chillventa und Enkon – ja bitte!
  3. Teil: Mehr Kälte aus Fernwärme?
  4. Teil: Wolfgang Schmid
  • Sortech-Vorstand Walter Oblin: „Unsere Branche muss sich jetzt neu formieren. Spätestens in zwei Jahren wird der Markt für Sorptionskälte­maschinen überdurchschnittlich wachsen.“
  • Neu im Reigen der AKM-Anbieter ist die Solarctic GmbH i.G., Haltern am See. Dr. Wolfgang Stürzebecher will noch 2008 mit der Markteinführung von NH3/Wasser-Absorptionskältemaschinen beginnen.
NürnbergMesse
Margot Dertinger-Schmid
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