SolarCooling Monitor - Evaluierung Energieeffizienz und Betriebsverhalten von solar-thermischen Kühlanlagen zur Gebäudekühlung in Österreich

Status

abgeschlossen

Kurzfassung

Ausgangssituation/Motivation

Um den Technologiesprung von Passivhäusern mit hoher Energieeffizienz zu Plusenergie-gebäuden zu schaffen, ist neben einer Reduktion des Heizwärme- und Kühlbedarfs des Gebäudes an sich, die Integration von erneuerbaren Technologien zur Heizung und Kühlung notwendig. Solarthermische Kühlung bietet im Bereich Gebäudeklimatisierung große Potenziale zur CO2-Einsparung, Vermeidung von Sommerstromspitzen und Primärenergieeinsparung. Derzeit sind drei Technologien am Markt verfügbar:

• Adsorptionskälteanlagen
• DEC-Anlagen (Desiccant Evaporative Cooling)

Die bereits bestehenden Anlagen in Österreich sind meist Eigeninitiativen von Solarplanern, Kollektorherstellern oder Gemeinden. Derzeit gibt es sowohl in der Auslegung der einzelnen Anlagenkomponenten, als auch im Bereich der Regelung dieser Anlagen keine ausreichenden Erfahrungswerte oder entsprechende Software.

Inhalte und Zielsetzungen

Ziel dieses Projektes war es einen Überblick sowohl über die derzeitige Ausführungsqualität von solaren Kühlanlagen in Österreich als auch zur Energieeffizienz und Betriebsverhalten zu schaffen. Es wurden dafür zehn der neu installierten solarthermischen Kühlanlagen in Österreich sowie eine Großanlage in Lissabon ausgewählt. Die Performance dieser Anlagen wurde mittels Simulation und Monitoring untersucht. Ziel war es, anhand des Monitoring wichtige Hinweise für den derzeitigen Stand von solaren Kühlanlagen im Gebäudebereich zu bekommen und Optimierungspotenziale für die nächste Generation von solaren Kühlanlagen aufzuzeigen.

Methodische Vorgehensweise

• Monitoringauswertung der solaren Kühlanlagen anhand eines einheitlichen Auswertekonzeptes (Level 3 des IEA SHC Task 38 Monitoringkonzeptes)
• Erstellung von dynamischen Simulationsmodellen der installierten solaren Kühlanlagen
• Abgleich von Simulationsergebnissen mit tatsächlich gemessenem Anlagenverhalten von unterschiedlichen Anlagenkonzepten und Technologien der solarthermischen Kühlung von Gebäuden
• Optimierung der Anlagen anhand der ausgewerteten Monitoringdaten und Vergleichssimulationen
• Verbreitung der Erkenntnisse auf nationaler und internationaler Ebene

Ergebnisse und Schlussfolgerungen

Die Potenzialabschätzungen anhand dynamischer Simulationen haben gezeigt, dass das Optimum hinsichtlich Primärenergieeinsparung in keiner der untersuchten solaren Kühlanlagen erreicht wurde. Die verhältnismäßig niedrigen elektrischen Coefficient of Performance (COP) laut Monitoringauswertung lassen sich auf ineffiziente Komponenten (Pumpen, Rückkühlung), zu komplexe Anlagentechnik, nicht optimale Auslegung der Gesamtanlage oder regelungstechnische Fehler zurückführen.

Die Auswertungen der Monitoringdaten und Simulationsergebnisse haben gezeigt, dass solargestützte Desiccant Evaporative Cooling (DEC) Anlagen eine Sonderstellung für den österreichischen Markt einnehmen, da durch das Feuchterückgewinnungspotenzial im Winter sehr hohe Primärenergieeinsparungen im Vergleich zu Referenzanlagen mit konventionellen Technologien erzielt werden können.

Ausblick

Bei einer sorgfältigen Planung, Ausführung und Betriebsüberwachung sind Primärenergie-einsparungen bis zu 80%, bezogen auf konventionelle Kühltechnologien, erzielbar. Der elektrische COP sollte dabei, abhängig nach Anlagenkonfiguration, bei 6-8 liegen. Die Qualitätssicherung spielt daher zukünftig eine wichtige Rolle zur Umsetzung von effizienten solarthermischen Kühlanlagen in Österreich und als Exportprodukt. Das hier erlangte Know-How gilt es in die Baubranche zu verbreiten, sowie leicht handhabbare Auslegungstools zur Verfügung zu stellen.

Projektleiter

Ing. Anita Preisler
AIT - Austrian Institute of Technology, Energy Department, Wien

Projekt- und Kooperationspartner

• DI Alexander Thür PhD
  AEE INTEC
• DI Daniel Neyer
  Universität Innsbruck (UIBK-EEB)
• DI Hilbert Focke
  ASIC – Austria Solar Innovation Center
• SOLID, Graz

AIT - Austrian Institute of Technology, Energy Department
Ansprechperson: Ing. Anita Preisler
Giefinggasse 2, A-1210 Wien
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Fax: +43 50550-6613
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