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Prinzip einer Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung (KWKK)


Grundlagen der Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung



Ein Problem der Kraft-Wärme-Kopplung stellt der nicht vorhandene Raumwärmebedarf in den Sommermonaten dar.
Durch Nutzung der Wärme in wärmegetriebenen Kältemaschinen kann die Jahresnutzungsdauer erheblich erweitert und dadurch die Wirtschaftlichkeit eines BHKW verbessert werden.


Bild einer Absorptionskälte-Anlage


Die folgende Tabelle zeigt eine Übersicht über die verschiedenen Kälteanlagen:
Übersicht über Kälteanlagen-Technologien

Absorptionskältemaschine


Das Funktionsprinzip des Absorbers beruht auf der Tatsache, daß Wasser bei einem Luftdruck nahe dem Vakuum bei niedrigen Temperaturen (um 5 °C) verdampft. Um den
Verdampfungsprozeß aufrechtzuerhalten, wird der Wasserdampf mit Hilfe einer Lithiumbromid- oder Zeolithlösung kontinuierlich
abgesaugt. Die durch diesen Vorgang verdünnte Salzlösung muß durch Verdampfen des Wassers eingedickt werden.
Dies geschieht bei der Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung im sogenannten Austreiber mit Hilfe der BHKW-Wärme. Der dadurch entstehende Wasserdampf wird im Kühlturm kondensiert und das
kondensierte Wasser wieder dem Verdampfer zugeleitet. Damit schließt sich der Absorberkreislauf. Das Verhältnis von
Heizleistung zu Kälteleistung ist im Bereich von 1,4:1 anzusiedeln.



Prinzip einer Absorptionskältemaschine


Absorptionskälteaggregate sind durch das Fehlen mechanisch bewegter Teile nahezu wartungsfrei. Während
die Nutzungsdauer einer Kompressionskältemaschine mit 15 Jahren angegeben wird, erreichen Absorptionskälteanlagen meist 20
Jahre. Im Gegensatz zur Kompressionskältemaschine benötigt der Absorber fast keine elektrische Energie und enthält keine klimaschädigende Kohlenwasserstoffe als Kältemittel.


Der Platzbedarf für eine Absorptionskälteanlage ist jedoch deutlich größer als für ein
Kompressionskälteaggregat. Dies kann insbesondere bei der Ersetzung einer bestehenden Kompressionskälteanlage durch eine
wärmegetriebene Kälteanlage zu Schwierigkeiten führen. Durch die Nutzung von Plattenwärmetauscher sind die neueren Absorptionskälteaggregate etwas kompakter.


Der Abwärmestrom aus dem thermischen Verdichter ist zwischen 70 °C und 100 °C warm und kann unter Umständen noch für weitere Heizaufgaben verwendet werden.


Neben der Klimakälteerzeugung können Absorptionskältemaschinen auch zur Prozeßkältebereitstellung
genutzt werden. Um die dabei geforderten Temperaturen unter dem Gefrierpunkt zu erreichen, wird das Stoffpaar Ammoniak/Wasser für den Kälteprozeß benutzt.


Der Einsatz von sogenannten heißgekühlten Motoren, deren Wasservor- und -rücklauftemperatur über 100 °C
beträgt, führt aufgrund der Erhöhung der Absorberaustreibertemperatur zu einer kompakteren Bauweise der
Kältemaschine, hat aber keine Auswirkungen auf deren Wirkungsgrad. Stattdessen sinkt der elektrische Wirkungsgrad und die nutzbare Wärmemenge der BHKW-Aggregate.


Adsorptionskältemaschine


Bei der Adsorptionskältemaschine wird Kältemittel unter Wärmezufuhr aus einem Adsorbens ausgetrieben.
Diese Technologie ist bei weitem nicht so verbreitet wie das Absorptionskälteverfahren.


DEC-Verfahren


Beim DEC-Verfahren sind alle Aufgaben der Luftaufbereitung, die in einer klimatechnischen Anlage
ablaufen, wie z. B. Entfeuchten, Kühlen und Nachheizen, im Prozeß integriert. Dabei wird der Verdunstungseffekt von Wasser zur Kühlung der Luft verwendet.




Markus Gailfuß, BHKW-Infozentrum Rastatt

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