Entstanden ist die spezielle Kältemaschine durch eine Kooperation zwischen Riedel Kältetechnik und der SorTech AG, im Bereich der Adsorptionskältetechnik tätig. Der HybridChiller verbindet Kompressions- mit Adsorptionstechnik: Eine Kältemaschine arbeitet wie ein Adsorptionsaggregat und nutzt vorhandene Abwärme als Energiequelle. Das zweite Modul des Geräts, eine Kompressionsanlage, sorgt für effiziente und präzise Kühlung. Schwankungen bei Abwärme- und Umgebungstemperaturen sowie Spitzenlasten werden durch den Kompressor ausgeglichen. Als Kühlmedium dient ein geschlossener Wasserkreislauf.
Labortest: Wasserkühlung mit ESEER-Wert von 19,6
Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, Freiburg, hat im Juli 2016 den HybridChiller im Labor getestet. Auf die neuartige Kombination der Technologien musste man sich erst mal einstellen. Dazu wurde ein Testumfeld aufgebaut, das sich möglichst nahe an den Vorgaben der Eurovent-Richtlinie orientierte.
In diesem Umfeld wurde die Effizienz des Gesamtsystems gemessen. Nach eingehender Prüfung bescheinigen die Fraunhofer-Experten dem HybridChiller eine hohe Performance unter realen Bedingungen. Das belegt der ESEER-Wert (European Seasonal Energy Efficiency Ratio) von 19,6 – er gibt an, wie effizient ein Kälteaggregat arbeitet. Zum Vergleich: mit einfacher Kompressionskälte sind Leistungszahlen (ESEER) von etwa 3,5 zu erreichen.
Praxistest in der metallverarbeitenden Industrie
Voraussetzung für den Betrieb eines Hybrid Chiller ist eine vorhandene Abwärmequelle mit Temperaturen zwischen 55 und 95 °C. Eine solche Quelle steht zum Beispiel bei Fernwärme, Prozesswärme in der Industrie und Blockheizkraftwerken (BHKW) zur Verfügung. Ein Anwendungsfall bei einem Unternehmen der metallverarbeitenden Industrie ist derzeit in Planung und soll den konkreten Einsatz und Nutzen der Kältemaschine untermauern.
In den Produktionshallen des Unternehmens werden zwei BHKW sowohl zur Beheizung von Büroräumen und Produktionsflächen als auch zur Erzeugung von Brauchwarmwasser betrieben. Der erzeugte Strom der BHKW wird eigengenutzt. Die im Produktionsbetrieb genutzten laserbasierenden Werkzeugmaschinen benötigen zur Erzielung einer hochwertigen Produktqualität eine leistungsvariable Kühlung auf konstantem Temperaturniveau.
Der HybridChiller nutzt die permanent zur Verfügung stehende Abwärme des BHKW von ca. 80 °C als Antriebsenergie für seinen Adsorptionsteil. Temporär benötigte Mehr- oder Regelkühlleistung wird durch den Kompressionsteil ergänzt. Im konkreten Beispiel wird den Laseranlagen das Kühlwasser mit 20 °C zur Verfügung gestellt. Durch Nutzung der Abwärme kann elektrische Antriebsenergie zum Betrieb einer rein kompressionskältetechnischen Kühlung eingespart werden. Für das Unternehmen ergeben sich kalkulierte Kostenvorteile von ca. 4 800 Euro pro Jahr. Die nicht mehr benötigte elektrische Energie entspricht einem CO2-Äquivalent von 42 000 kg.
Anwendungsmöglichkeit – solare Kühlung
Neben der Anwendung in metall- und kunststoffverarbeitenden Betrieben ist die solare Kühlung eine weitere Einsatzmöglichkeit für den HybridChiller. Dabei wird Wasser über Solarthermie-Kollektoren erwärmt und der Kältemaschine als Wärmequelle zur Verfügung gestellt. Daraus erzeugt sie kühles Wasser, das zum Beispiel mittels Betonkernaktivierung zur Raumkühlung verwendet werden kann. Hierfür reicht eine Temperaturdifferenz von 3 K zwischen Wasser- und gewünschter Raumtemperatur aus.
Wie in allen Anwendungsfällen überzeugt der HybridChiller auch hier mit einem dauerhaft zuverlässigen Betrieb. Falls die Temperatur der Abwärmequelle zurückgeht, stellt die Kältemaschine auf bivalenten Betrieb aus Kompression und Adsorption um. Bleibt die Wärme aufgrund der Witterung oder in der Nacht komplett aus, schaltet der HybridChiller automatisch auf reinen Kompressionsbetrieb um. In beiden Fällen bleibt die Kühlleistung zu jeder Zeit stabil.
Relevante Förderprogramme
Gerade in der Industrie sollen sich Investitionen möglichst schnell rechnen. Förderprogramme auf Bundes- und Landesebene tragen zu einer zügigen Amortisation bei. Der HybridChiller ist als Gesamtinvestition über die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) förderfähig. Betreiber von BHKWs in Verbindung mit dieser Kältemaschine werden nach dem Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz (KWKG) unterstützt. Durch die intelligente Kühltechnik ist ein ganzjähriger Betrieb des BHKW möglich, dies ermöglicht eine ebenso ganzjährige KWK-Förderung. Zusätzlich wird die Nutzung des vor Ort erzeugten Stroms vergolten. So profitieren Unternehmen gleich doppelt: durch bis zu 80 Prozent weniger Stromverbrauch bei der Kühlung und einem schnellen ROI (Return on Investment).
RIEDEL Kältetechnik
Unter dem Dach der Glen Dimplex Deutschland GmbH arbeitet der Geschäftsbereich Riedel Kältetechnik als Hersteller und Lieferant von Kühlaggregaten für industrielle, medizinische und gewerbliche Anwendungen. Entwicklung, Fertigung und Vertrieb sind zentral in Kulmbach angesiedelt. Riedel verfügt über 40 Jahre Erfahrung im Bereich der Kälte-technik und nutzt ausschließlich bewährte Kältekomponenten.
Rüdiger Kuhn,
Vertriebsleiter Industriekälte Glen Dimplex Deutschland GmbH, Kulmbach
