Abso Fluid Untersuchung neuer Arbeitspaare für die Verwendung in Absorptionsanlagen zur solaren Kühlung

Ziel des Projekts war die Untersuchung und Anwendung eines neuen, innovativen Arbeitspaares unter Verwendung von Wasser als Kältemittel und Polymeren (linear bzw. niedrig-hyperverzweigt) als Lösungsmittel. Bei der praktischen Untersuchung des neuen Arbeitspaares unter Laborbedingungen wurde auf Ergebnissen und Daten aus den bereits abgeschlossenen Projekten „CoolPlate“ und „MiniPac“ aufgebaut. Im Zuge der Untersuchungen im vorliegenden Projekt wurde dabei das im Rahmen der Vorprojekte entwickelte Konzept der Fallfilmplattenwärmeübertrager eingesetzt. Unterstützend dazu wurden gängige Simulationswerkzeuge (OpenFOAM und im Projekt entwickelte Codes) verwendet. Durch chemisches Finetuning wurde außerdem das neue Absorptionsmittel an den Absorptionsvorgang in einer thermischen Kältemaschine angepasst. Ein polymerbasierendes Arbeitsstoffpaar wurde erfolgreich in einer einstufigen Absorptionskältemaschine im Labormaßstab eingesetzt und getestet. Dabei konnte gezeigt werden, dass dieses neue Arbeitsstoffpaar für Kühldeckenanwendungen eingesetzt werden könnte.

Ausgangssituation

Infolge von Klimaänderungen, neuen architektonischen Trends und dem steigenden Wunsch nach thermischem Komfort ist der Energiebedarf für Kühlung, sowohl im Wohn- als auch im Bürobereich, in den letzten Jahren stark gestiegen. Derzeit wird der Großteil des Kühlbedarfs durch elektrisch betriebene Kompressionskältemaschinen gedeckt, was in Österreich zu einem CO₂-Ausstoß von 200-300g CO2/kWh_el führt. Die Absorptionstechnologie stellt in diesem Bereich einen potentiellen Prozess zur Nutzung erneuerbarer Sonnenenergie dar, da sie als Antriebsenergie Niedertemperaturwärme (ab 65°C) verwendet. Diese kann durch solarthermische Anlagen („solar cooling“), aber auch durch Fern- oder Abwärme zur Verfügung gestellt werden. Derzeit verfügbare Absorptionskältemaschinen sind aufgrund hoher Investitionskosten und großem Platzbedarf nicht konkurrenzfähig. Diese Nachteile ergeben sich aus einem aufwändigen Design und der Verwendung hochwertiger Materialien. Letztere sind notwendig um Probleme, wie Korrosion, Bildung nicht kondensierbarer Gase, Kristallisation und Gesundheitsrisiken, die von den verwendeten Arbeitsmitteln herrühren, in den Griff zu bekommen. Die Weiterentwicklung der Arbeitsmittel inklusive der entsprechenden Systemtechnik ist essentiell, um thermische Kühlung in kleinen Leistungsbereichen bis 100 kW konkurrenzfähiger zu machen.