SOLPOLSYS – Solares Systemkonzept (Strom, Kälte und Wärme) auf ORC-Basis für Büro-, Geschäfts- und Industrieobjekte

Der steigende Wohnkomfort und der Trend zu Gebäuden mit großen Glasfronten haben in den vergangenen Jahren zu einer hohen Nachfrage an Gebäudekühlung gesorgt. Zur Kälteerzeugung werden meist elektrisch betriebene Kompressionskältemaschinen ein¬gesetzt. An heißen Sommertagen werden viele Kältemaschinen gleichzeitig eingeschaltet. Dadurch können Lastspitzen in regionalen Stromnetzen entstehen, die unter Umständen sogar die Versorgungssicherheit gefährden. Aus diesem Grund wurden in letzter Zeit zahlreiche Anstrengungen unternommen die solare Kühlung weiter zu entwickeln um den Strombedarf für die Kühlung der Gebäude wesentlich zu verringern. Ein weiterer Schwerpunkt war und ist, die Entwicklung bzw. Verbesserung von solarthermischen Kraftwerken zur Stromerzeugung. Dieses Projekt geht einen Schritt weiter und verbindet die beiden großen Themengebiete: die solare Kühlung und die solarthermische Strom-erzeugung. In beiden Gebieten gibt es zahlreiche Forschungsaktivitäten und realisierte Projekte. Es gibt aber derzeit keine bekannten Systeme welche beide Gebiete vereint. Projektziel ist ein integriertes Systemkonzept zur Bereitstellung von Strom, Kälte u. Wärme für Büro-, Geschäfts- und Industrieobjekte auf Basis Solar (Antriebswärme), ORC (Strom+Wärme) und einer thermischen Kältemaschine (Kälte). Mit Hilfe von charakteristischen Erzeugungs- und Lastsituationen des Wärme-, Kälte und Strombedarfs für Büro-, Geschäfts- u. Industrieobjekte soll ein Anlagenkonzept mit einem intelligenten Last- und Ressourcenmanagement entwickelt werden und dieses an einer Versuchsanlage getestet und optimiert werden. Neben der Auswahl von geeigneten Kollektortypen, Evaluierung und Festlegung geeigneter Wärmeträger und hydraulischer Verschaltung der Kollektoren ist auch ein geeignetes Hydrauliksystem zu entwickeln um die Verteilung des heißen Vorlaufs aus dem Solarkollektorsystem auf ORC-Prozess und Kältemaschine bzw. Sammlung des kalten Rücklaufs zu ermöglichen. Um die beim Systemversuch gewonnenen Erkenntnisse auch für Büro-, Geschäfts- u. Industrieobjekte mit wesentlich größeren Leistungen übertragen zu können, ist die Entwicklung eines Scale-up Verfahrens unter Einsatz der Modellierungs-Tools unerlässlich. Weiters ist die wirtschaftlich optimale Abstimmung der einzelnen Komponenten des entwickelten Systems, im gemeinsamen Zusammenspiel, über den gesamten Jahresverlauf nachzuweisen. Neu an diesem Anlagenkonzept ist, dass die Komponenten für die „Solare Kühlung“ wie Sonnenkollektoren und Thermische Kältemaschine auch zur Erzeugung von Strom und Wärme verwendet werden. Neuartig ist auch die Verwendung von Sonnenkollektoren, die höhere Betriebstemperaturen liefern (mit aktuellen Kollektortechnologien bis zu 150°C) als herkömmliche mit Wasser/Glykol durchströmte Sonnenkollektoren. Als Antriebswärme für das ORC-System und die Thermische Kältemaschine wird das umweltfreundliche, große Potential der Sonnenstrahlen, deren zunehmende Intensität mit dem Kältebedarf zusammentrifft, genutzt. Dadurch kann elektrische Energie im Netz eingespart und zudem Spitzenstrombezug vermieden werden, verursacht durch Kompressorkältemaschinen. Das Konsortium, YIT Austria GmbH (vorm. MCE Gebäudetechnik, vorm. Mannesmann Anlagenbau Austria), Technische Universität Wien – Institut für Verfahrenstechnik, Umwelt-technik und Technische Biowissenschaften, WIT wärmetechnische Industrieanlagen und BLUEWATERS Projektentwicklung und Technisches Büro für Umwelttechnik hat die erforderliche Kompetenz um das Projekt erfolgreich umzusetzen. Dieses Projekt soll einen wichtigen Beitrag zu einer zukunftsweisenden Energiebereitstellung in urbanen Gebieten liefern und einen weiteren Baustein zur CO2-Reduktion beitragen.