Frische Brise mit neuartigem Klimaverfahren

Energietechniker der TUD entwickeln energieeffiziente und umweltfreundliche Klimaanlagen

Der Hitzesommer 2018 lässt Hersteller und Monteure von Klimaanlagen über Rekordverkäufe jubeln. Die Freude hat allerdings eine Kehrseite: Klimaanlagen treiben den Stromverbrauch in die Höhe und belasten die Stromnetze. Zudem trägt das verwendete Kältemittel (z.B. R134a), ein sogenanntes F-Gas, erheblich zur Steigerung des Treibhauseffektes bei. Die EU will durch Verordnungen die Nutzung einschränken und damit die Emissionen verringern. Was fehlt, ist eine (gleichwertige) Alternative.

Ein interdisziplinäres Forscherteam aus Energietechnikern und Elektroingenieuren (Professur für Elektroenergieversorgung, Prof. Dr.-Ing. Peter Schegner) der TU Dresden, Materialwissenschaftlern des Leibniz-Instituts für Festkörper- und Werkstoffforschung sowie Forschern aus der Industrie (INNIUS-Firmengruppe, Ingenieurbüros für Gebäudetechnik) hat jetzt ein neuartiges Verfahren zur Klimatisierung von Gebäuden entwickelt, das die bisherigen Kompressionsanlagen ablösen soll. Auf Basis einer Verdunstungskühlung und dezentraler Energieerzeugung sollen Energieeffizienz, Verbrauch und die Belastung der Stromnetze deutlich reduziert werden.

Das Projekt unter Leitung von Dr. Joachim Seifert, Bereichsleiter Gebäudeenergietechnik am Institut für Energietechnik der TUD, trägt den Namen SOMAK und damit die wesentlichen Elemente im Namen: solare-magnetokalorische Klimatisierung von Gebäuden.

„Da in der Regel die Sonne scheint, wenn es heiß ist und wir Kühlung brauchen, ist es naheliegend, ihre Energie für den Betrieb von Klimaanlagen zu nutzen“, erklärt Dr. Seifert. „Aus Gründen der Effizienz sollte die Energie nicht über lange Wege transportiert werden, sondern regional entstehen.“ Beispielsweise mit einer Solar-Anlage auf dem Dach.

Bleibt die ungelöste Frage nach dem Kühlmittel. Hier machen sich die Wissenschaftler den sogenannten magnetokalorischen Effekt zunutze. Werden besondere Materialien einem starken Magnetfeld ausgesetzt, erhöht sich die Temperatur. Umgekehrt sinkt sie, wenn das Feld abnimmt. Die magnetokalorische Kühl- und Heizeinrichtung wird von der PV-Anlage gespeist.

„Das ermöglicht eine nahezu regenerative Klimatisierung von Gebäuden, die sich sogar selbst regelt, weil die Anlage nur in Betrieb geht, wenn tatsächlich eine solare Last am Gebäude anliegt, es also heiß und sonnig ist", sagt Seifert.

Noch hat das Ganze allerdings einen Haken: Die Materialien, die für den magnetokalorischen Effekt benötigt werden, sind speziell, sehr teuer und bisher nicht umfassend erprobt. Darum kümmern sich die Materialwissenschaftler des Leibniz Instituts für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden.

„Hier bewegen wir uns im Bereich der Grundlagenforschung“, sagt Projektleiter Seifert. Weil diese neuartige Generation von Klimaanlagen mehrere Probleme im Bereich der Energieeffizienz und der Verwendung umweltschädlicher Kühlmittel auf einen Schlag lösen könnte, hofft er, dass SOMAK umsetzbar sein wird.

In Deutschland entfällt etwa ein Drittel des gesamten Energieverbrauchs auf die Gebäudenutzung. Die übrigen zwei Drittel teilen sich Verkehr und Industrie. 

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