sorptionstechnik - bedeutung und potenziale (prof. dr.-ing. felix ziegler, technische universität...
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Vortrag von Prof. Dr.-Ing. Felix Ziegler, Technische Universität Berlin, zu SorptionstechnikTRANSCRIPT
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Technische Universität BerlinMaschinen- und Energieanlagentechnik
Technische Universität BerlinInnovationszentrum EnergieInstitut für EnergietechnikProf. Dr.-Ing. Felix Ziegler
Sorptionstechnik –Bedeutung und Potenziale
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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!
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Technische Universität BerlinMaschinen- und Energieanlagentechnik
Q1´´
Q0
EV
K
V
LP
Q1´´
Q0
EV
K
V
LP
stage absorption chiller
Q1´´
Q0
EV
K
V
Q2
A
Q1´
LEVLP
LWT
G
Q1´´
Q0
EV
K
V
Q2
A
Q1´
LEVLP
LWT
G
Kompression Absorption
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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
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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:
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Technische Universität BerlinMaschinen- und Energieanlagentechnik
Q1´´
Q0
EV
K
V
LP
Q1´´
Q0
EV
K
V
LP
stage absorption chiller
Q1´´
Q0
EV
K
V
Q2
A
Q1´
LEVLP
LWT
G
Q1´´
Q0
EV
K
V
Q2
A
Q1´
LEVLP
LWT
G
Kompression Absorption
Technologisch: Absorption ist komplizierter
Ökonomisch: Absorption ist teurer
Ökologisch: Absorption ist grüner
gegen
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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.
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Technische Universität BerlinMaschinen- und Energieanlagentechnik
Q1´´
Q0
EV
K
V
LP
Q1´´
Q0
EV
K
V
LP
stage absorption chiller
Q1´´
Q0
EV
K
V
Q2
A
Q1´
LEVLP
LWT
G
Q1´´
Q0
EV
K
V
Q2
A
Q1´
LEVLP
LWT
G
Kompression Absorption
Technologisch: Absorption ist komplizierter
Ökonomisch: Absorption ist teurer
Ökologisch: Absorption ist grüner
gegen
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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…
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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
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Technische Universität BerlinMaschinen- und Energieanlagentechnik
Q1´´
Q0
EV
K
V
LP
Q1´´
Q0
EV
K
V
LP
stage absorption chiller
Q1´´
Q0
EV
K
V
Q2
A
Q1´
LEVLP
LWT
G
Q1´´
Q0
EV
K
V
Q2
A
Q1´
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… .
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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
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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
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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)
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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
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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
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Technische Universität BerlinMaschinen- und Energieanlagentechnik
Thermochemische EnergiespeicherungMit der Möglichkeit integrierter Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung
Nach Honigmann, 1883
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Technische Universität BerlinMaschinen- und Energieanlagentechnik
Sorptionstechnik –Bedeutung und Potenziale
Bedeutung derzeit in EU: „klein aber fein“
Potenziale: Deutlich größerUnverzichtbar wegen Vielfalt!