Hochschule Düsseldorf
University of Applied Sciences
Fachbereich Maschinenbau & Verfahrenstechnik
Faculty of Mechanical and Process Engineering

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Maschinenbau und Verfahrenstechnik / MV
28.10.2015

Kälte aus Wärme

​Gemeinsames Forschungsprojekt der Hochschule Düsseldorf und der Stadtwerke Düsseldorf: Aus Wärme klimafreundliche Kälte gewinnen
  
Die Kältezentrale am neuen Campus Derendorf der Hochschule Düsseldorf wird mit einer Absorptionskältemaschine ausgestattet, deren Funktionalitäten künftig in Zusammenarbeit zwischen den Stadtwerken Düsseldorf und dem Zentrum für Innovative Energiesysteme erforscht werden.
Durch die Unterstützung der Stadtwerke, die die Finanzierung der Maschine als Drittmittelprojekt komplett übernommen haben, konnte diese nun im künftigen Hörsaalgebäude der Hochschule (Gebäude 4) installiert werden. Am 27. Oktober 2015 wurde sie durch den Vorstandsvorsitzenden der Stadtwerke Düsseldorf AG, Dr. Udo Brockmeier, die Präsidentin der Hochschule, Prof. Dr. Brigitte Grass, den Vizepräsidenten für Forschung und Transfer, Dr. Dirk Ebling, sowie den seitens der HSD betreuenden Professor, Dr.-Ing. Mario Adam, offiziell eingeweiht.  

Vom Prinzip her funktioniert die Technik der Absorptionskältemaschine, die künftig an der HSD betrieben wird, ähnlich wie ein kleiner Hotel- oder Camping-Absorber-kühlschrank, nur dass die Wärme zum Antrieb des Kälteprozesses nicht durch Gasverbrennung bzw. elektrisch, sondern per Fernwärme bereitgestellt wird. Außerdem ist diese Kältemaschine deutlich größer bzw. hat mit rund 80 Kilowatt mehr Leistung als solche Hotel- oder Camping-Kühlschränke, die nur auf rund 0,1 Kilowatt Kälteleistung kommen. 

Kälteerzeugung durch Sorptionsmaschinen kann im Gegensatz zu herkömmlichen Kompressionsmaschinen energetisch sinnvoll sein, wenn die benötigte Antriebswärme durch regenerative Energien wie Solarenergie, energetisch sehr effizient wie bei Kraft-Wärme-Kopplung oder durch überschüssige Abwärme bereitgestellt wird. Auch der CO2-Ausstoß verringert sich auf diese Weise. Wie wirtschaftlich diese Maschinen betrieben werden können, soll das Forschungsprojekt zeigen: Einesteils gehört Deutschland zwar jetzt schon zu den Ländern, in denen rund 25 % des Heizenergiebedarfs durch Fernwärme gedeckt werden, andererseits ist aber vor allem in den Sommermonaten die Auslastung der Fernwärmenetze deutlich geringer, während die Nachfrage im Bereich Gebäudeklimatisierung wächst. Absorptionsmaschinen können so vom Grundsatz her das Angebot an Fernwärme und den Bedarf an Klimatisierung kombinieren. Aus diesem Grund stellt die Installation der Absorptions-kältemaschine einen wichtigen Schritt in Richtung Erforschung innovativer thermischer Energieerzeugungsmöglichkeiten dar, die in den kommenden Jahren in Kooperation zwischen den Stadtwerken und der Hochschule Düsseldorf untersucht werden.

Thermische Kältemaschinen basieren alle auf dem Sorptionsprinzip. Das heißt, dass das in der Maschine zirkulierende Kältemittel nach Aufnahme der Wärme aus dem zu kühlenden Medium in einer chemischen Lösung gebunden wird (Absorption) oder an der Oberfläche eines Festkörpers angelagert wird (Adsorption). Nach Druckerhöhung wird das Kältemittel aus der Lösung dann wieder ausgekocht bzw. der feste Adsorbens wieder getrocknet. Für diese Desorption benötigt die Maschine die Antriebswärme.
Nach Druckabsenkung ist das Kältemittel in der Lage, erneut Wärme aus dem zu kühlenden Medium aufzunehmen, das heißt der Prozess kann erneut beginnen. Im Fall der an der Hochschule installierten Absorptionskältemaschine ist das Kältemittel einfaches Wasser und das Absorbens eine wässrige Salzlösung aus Wasser und Lithiumbromid.

Absorptionskältemaschine_2
Dr. Udo Brockmeier (li.), Vorstandsvorsitzender der Stadtwerke Düsseldorf AG, Prof. Dr. Brigitte Grass, Präsidentin der Hochschule Düsseldorf und Prof. Dr.-Ing. Mario Adam vom Zentrum für Innovative Energiesysteme / Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik bei der Vorstellung der Absorptionskältemaschine.



Absorptionskältemaschine
Prof. Dr. Adam erklärt den Anwesenden bei der Besichtigung der Absorptionsmaschine in der Kältezentrale das Funktionsprinzip. Fotos (2): Michael Kirch