©OBM Dirk Ziegler OBM Dirk Ziegler Schlauchkunde Jörg Lauer, OBM.
Sorptionstechnik - Bedeutung und Potenziale (Prof. Dr.-Ing. Felix Ziegler, Technische Universität...
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Technische Universität BerlinMaschinen- und Energieanlagentechnik
Technische Universität BerlinInnovationszentrum EnergieInstitut für EnergietechnikProf. Dr.-Ing. Felix Ziegler
Sorptionstechnik –Bedeutung und Potenziale
Technische Universität BerlinMaschinen- und Energieanlagentechnik
Wir können einen Zuwachs an Kältenutzung nicht verhindern.
Wir sollten aber den damit einhergehenden Zuwachs an Stromverbrauch einschränken.
Wir werden verstärkt mit Sorptionstechnik(und anderen thermischen Kälteverfahren)Kälte aus Abfall-Wärme erzeugen.
(International Institute of Refrigeration, 2004)
Kälteanlagen und Kühlschränkeverursachen etwa 15% des weltweiten Stromverbrauches!
Technische Universität BerlinMaschinen- und Energieanlagentechnik
Q1´´
Q0
EV
K
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stage absorption chiller
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A
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LWT
G
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G
Kompression Absorption
Technische Universität BerlinMaschinen- und Energieanlagentechnik
Sorptionstechnik –Bedeutung heute
Bedeutung heute für Markt Umwelt
Hotelkühlschrank Groß Negativ (elektrischer Antrieb)
Campingkühlschrank Mittel Neutral
Tiefkälte Klein Positiv (meist Abwärmenutzung)
Klimakälte Speziell Uneinheitlich (s.u.)
Wärmepumpe Klein Positiv
Technische Universität BerlinMaschinen- und Energieanlagentechnik
Bedeutung heute für Markt Umwelt
Gas- oder Dampfantrieb Speziell Negativ (zu geringe Effizienz)
Abwärmenutzung Klein Positiv (aber Hilfsenergiebedarf)
Solares Kühlen Klein Uneinheitlich(solare Deckung, Hilfsenergiebedarf)
… in der Klimakälte:
Technische Universität BerlinMaschinen- und Energieanlagentechnik
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EV
K
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K
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stage absorption chiller
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LEVLP
LWT
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Kompression Absorption
Technologisch: Absorption ist komplizierter
Ökonomisch: Absorption ist teurer
Ökologisch: Absorption ist grüner
gegen
Technische Universität BerlinMaschinen- und Energieanlagentechnik
Absorption und Adsorption sind komplizierter …… zu verstehen und zu berechnen, aber nicht komplizierter zu bauen und zu betreiben.Es gibt wenig Erfahrung.
Technische Universität BerlinMaschinen- und Energieanlagentechnik
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stage absorption chiller
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Kompression Absorption
Technologisch: Absorption ist komplizierter
Ökonomisch: Absorption ist teurer
Ökologisch: Absorption ist grüner
gegen
Technische Universität BerlinMaschinen- und Energieanlagentechnik
Arbeitsmittel: Wasser, Ammoniak, Salze, Silikate, Kohlenstoff…Grün (aber nicht immer harmlos)
Vorsicht bei Zusatzstoffen!
Energieverbrauch: Solarer Antrieb: grünAbwärme als Antrieb: grünFernwärme als Antrieb: grün
Aber…
Technische Universität BerlinMaschinen- und Energieanlagentechnik
0
0,5
1
1,5
2
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
Solar fraction
Πauxiliary power demand pa=0
pa=10%
pa=1%
break even
Parameter:
COPcom=3;
η=0.3;
COPabs=0.8;
ηb=0.9
Notwendige solare Deckungsrate, um Primärenergieeinsparung zu erzielen
Absorption und Adsorption sind ökologisch vorteilhaft …… aber nur wenn die Systemtechnik stimmt.
Solar
Vergleich
PE
PE=Π
Technische Universität BerlinMaschinen- und Energieanlagentechnik
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stage absorption chiller
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A
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LWT
G
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Q0
EV
K
V
Q2
A
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LEVLP
LWT
G
Kompression Absorption
Technologisch: Absorption ist komplizierter
Ökonomisch: Absorption ist teurer
Ökologisch: Absorption ist grüner
gegen
Stimmt meistens, ist aber nicht immer wichtig… .
Technische Universität BerlinMaschinen- und Energieanlagentechnik
Potenzial und Entwicklungsbedarf
Bedeutung heute für Umwelt Notwendige Verbesserungen
Mögliche Bedeutung
Hotelkühlschrank,Campingkühlschrank
Negativ / Neutral
Effizienz Weiter groß
Tiefkälte Positiv Kosten und Effizienz Größer
Wärmepumpe Positiv Kosten und Systemtechnik
Sehr groß
Technische Universität BerlinMaschinen- und Energieanlagentechnik
… in der Klimakälte:
Bedeutung heute für
Umwelt Notwendige Verbesserungen
Mögliche Bedeutung
Gas- oder Dampfantrieb
Negativ Mehrstufigkeit Weiter groß
Abwärmenutzung Positiv Effizienz, Systemtechnik
Groß
Solares Kühlen Uneinheitlich Kosten und Systemtechnik
Mittel
Technische Universität BerlinMaschinen- und Energieanlagentechnik
Pilotanlagen im Institut für Energietechnik
Antrieb mit Fernwärme
Kühlung von ca 200m2 Nutzfläche(Serverraum, Hörsaal, Seminarraum… )(bis 1000m2 möglich)
10 kW(TUB, ZAE Bayern,PhönixSonnenwärme)
50 kW(TUB, ZAE Bayern,Vattenfall Wärme)
Technische Universität BerlinMaschinen- und Energieanlagentechnik
Wärmetransformator (Templifier, heat pump type II)Heizung aus Kälte (Pierre LeGoff, ~1980)
Abgewertete WärmePolar-Wind
(-40°C)
WärmezufuhrPolar-Wasser
(4°C)
Aufgewertete WärmeHeizwärme
(30°C)
Q2
T2
T1
Q3
T3
Q1
Technische Universität BerlinMaschinen- und Energieanlagentechnik
Hybridisierung:
Absorptionskälte im Solarbetrieb und Kompressionskälte im fossilen Betrieb
T0
T1 T2
absorber
evaporator
condenser generator
compressor
T1
p0
p1
rectifier
Q2
Q0
Pcomp
π= p1 / p0
Qgen Solare Antriebswärme
Antriebsarbeit
Technische Universität BerlinMaschinen- und Energieanlagentechnik
Thermochemische EnergiespeicherungMit der Möglichkeit integrierter Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung
Nach Honigmann, 1883