Ein neues Solarsystem für dezentrale Energie
Die kombinierte Kälte-, Wärme- und Kraftleistung der Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung ist eine effiziente dezentrale Energietechnologie, bei der Elektrizität anwendungsnah erzeugt wird. Die Entwicklung eines solchen Systems, das auf erneuerbare Energien zurückgreift, hat ein großes Potenzial, um einen Beitrag für das Erreichen der „20-20-20“-Ziele der EU zu leisten. Ein innovatives Kraft-Wärme-Kälte-Kopplungssystem, das ausschließlich durch Solarenergie angetrieben wird, könnte für Wohnhäuser und kleinere Betriebe, die fernab von ans Netz angeschlossenen Systemen liegen sowie für die Belüftung und Klimatisierung äußerst vorteilhaft sein. Ein im Rahmen des EU-finanzierten Projekts „A novel tri-generation system powered by solar energy“ (ANTSPSE) entwickelter Prototyp eines „All-in-one“-Energiesystems im kleinem Maßstab stellt alternativ oder ergänzend zu zentralem Netzstrom Energie bereit. Die Wissenschaftler integrierten eine Dampfturbine mit Antikondensationskälte-/-wärmetechnik. Das Antikondensationssystem greift auf eine innovative Membran zurück, um die Wärme- und Masseübertragung zwischen der Belüftungs- und der Antikondensationslösung zu maximieren. Im Fokus stand des Weiteren die thermale Leistung des linearen Fresnel-Spiegels, auf Grundlage dessen über Spiegel die Sonnenenergie gebündelt werden soll. Zusätzlich wurde ein halbparabolischer Fresnel-Spiegel vorgeschlagen und dessen Leistung mit dem des Fresnel-Spiegels verglichen. Eine Strahlverfolgungstechnik wurde angewandt, um den Entwurf dieser Systeme zu optimieren. Wissenschaftler wandten fluiddynamische Rechenmodelle an, um deren Leistung sowie die Leistung des Antikondensationskältesystems zu untersuchen. Im Weiteren entwickelten Wissenschaftler Modelle für den organischen Rankine-Kreislauf (Organic Rankine Cycle, ORC). Die Simulationsergebnisse zeigten einen Effizienzanstieg um beinahe 40 % mit dem zweistufigen ORC-System im Vergleich zu dem einstufigen, solange ein bestimmtes Arbeitsmittel verwendet wird. Die Projektarbeit umfasste eine Analyse der potenziellen Vorteile des vorgeschlagenen Kraft-Wärme-Kopplungssystems für Wirtschaft und Umwelt. Es wurde die Kapitalrückflussdauer zu dem Sonnenenergiesystem für mehrere ausgewählte Orte berechnet. Ferner fanden mehrere Konferenzen und Seminare statt, um das neuartige Entwurfskonzept des multifunktionalen Kraft-Wärme-Kälte-Kopplungssystems zu präsentieren. Im Rahmen der ANTSPSE-Forschungsaktivitäten entstanden mehrere Publikationen. Die Wissenschaftler reichten ebenfalls einen Patentantrag ein, um deren innovatives Produkt und die Details des strukturellen Entwurfs zu schützen.
