Betrachtung der Absorptionskältemaschinen

 

Eine Analyse von Absorptionskältemaschine kann sich nur auf die Auslegungsgrenzen beziehen. Da die Auslegungsdaten sehr weit variiert werden können, gibt es nur wenige feste Werte und umso mehr Kennfelder und Auslegungstabellen. Alle Werte, die hier angegeben sind, stammen aus den Unterlagen der Firmen und sind in Grenzen und unter bestimmten Umständen noch weiter veränderbar.

Die wichtigste Unterscheidung ist das Arbeitspaar der Maschinen.

Die Firma Deutsche Babcock-Borsig AG bietet zur Zeit als einzige Firma Maschinen mit Ammoniak als Kältemittel an, die in der Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung mit einem BHKW eingesetzt werden können. Dadurch ist sie die Einzige, die unter Null Grad Celsius arbeitet. Die Leistungen dieser Maschinen gehen von 200 bis 800 kW. Es werden bis zu -60 °C erreicht. Die Kühlwassertemperatur liegt in den Kennlinienfeldern zwischen 15 und 35 °C. Die Heizmitteltemperaturen haben eine Spreizung von 90 bis 200 °C. Die Firma Robur liefert auch NH3- Maschinen, jedoch nur direkt befeuerte. Das könnte sich jedoch im Laufe der Zeit ändern. Dann wären diese Maschinen sehr interessant, da sie einen Leistungsbereich ab 10,5 kW haben.

Alle anderen Firmen, von denen Informationen vorlagen, arbeiten mit Wasser/ Lithiumbromid und damit im Bereich über 4,5 °C. Bei diesen Anlagen fängt das Leistungsspektrum bei 46 kW (York) an, und endet bei 6000 kW (Trane). Die Kühlwassertemperaturen reichen von 25 °C bis 35 °C. Bei den Heizmitteln reicht das Spektrum von 85 °C bis 130 °C.

In den meisten Fällen ist es so, dass verschiedene Module vorhanden sind und den Gegebenheiten angepasst werden. Durch diese Flexibilität ist es den Herstellern möglich, für sehr viele Einsatzgebiete die Module anzupassen.

Statistiken zu den Anlagen sind aufgrund der Kennfelder, statt festen Auslegungsparametern, nicht möglich. Vom Angebot her ist zu bemerken, dass die meisten Hersteller Wasser/ Lithiumbromid als Arbeitspaar benutzen, und somit im Temperaturbereich über 4 °C arbeiten.

Betrachtung des Kältebedarfs

Der Bedarf an Kälte kann in zwei Bereiche aufgeteilt werden.

Der erste Bereich ist die Industriekälte. In diesem Bereich geht es um die Kühlung von Anlagen, Kühlung in verfahrenstechnischen Prozessen oder Produktkühlung. Als Beispiel für das Kühlen von Anlagen kann eine Kunststoff- Spritzgussmaschine genannt werden. Für die verfahrenstechnische Prozesskühlung können Brauereien als Beispiel dienen. Ein Beispiel für die Produktkühlung ist das Einfrieren von Nahrungsmitteln, bzw. die Lagerung von eingefrorenen Nahrungsmitteln. Bei der Kühlung von Anlagen hängt es von den genauen Verhältnissen ab, ob eine LiBr/H2O oder eine NH3/H2O Maschine benötigt wird. In den meisten Fällen wird jedoch das Temperaturniveau der LiBr/H2O Maschine ausreichend sein. Bei der verfahrenstechnischen Prozesskühlung ist der Einsatz der verschiedenen Maschinen völlig vom Prozess abhängig. Das Einfrieren von Nahrungsmitteln und deren Lagerung bleibt den NH3/H2O Maschinen vorbehalten, da Temperaturen unter dem Gefrierpunkt benötigt werden.

In der Industrie ist es meistens möglich einen Wärmebedarf zu finden, der den Einsatz der Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung sinnvoll macht. Ansonsten ist es auch eine Betrachtung wert, den gesparten Strom im Zusammenhang mit der Tarifstruktur zu betrachten und den selbsterzeugten Strom zu berechnen. Auch hierbei können sich wirtschaftlich interessante Ergebnisse ergeben.

Der zweite Bereich ist die Gebäudeklimatisierung. In diesem Bereich ist eine LiBr/H2O Maschine ausreichend, da bei der Klimatisierung das Temperaturniveau dieser Maschinen nicht unterschritten wird. In diesem Bereich ist der Einsatz eines BHKWs in der Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung sehr interessant, da durch die Gebäudebeheizung ein Wärmebedarf vorausgesetzt werden kann.

Technisch gesehen können immer auch NH3/H2O eingesetzt werden, jedoch sollte die Giftigkeit des NH3 immer mit in die Überlegungen einbezogen werden.

Pro & Contra Absorptionskältemaschinen

Ein Vorteil der Absorbtionskältemaschine beruht auf der Tatsache, dass sie ein relativ niedriges Niveau an Wärme (ca. 85 °C bis 160 °C) braucht und nicht wie die Kompressionskältemaschine, hochwertigen elektrischen Strom. Somit kann Abwärme genutzt werden, bzw. die Laufzeiten von BHKWs verlängert werden. Es findet bei der Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung eine größtmögliche Ausbeute der Primärenergie statt. Dadurch sinkt der CO2- Ausstoß.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch das Minimum an beweglichen Teilen (nur die Lösungsmittelpumpe) und der daraus folgenden ruhigen Arbeitsweise.

Auch die Wartungs- und Instandhaltungskosten sind kleiner als bei der Kompressorkältemaschine.

Durch die Stromeinsparungen entsteht ein weiterer wirtschaftlicher Vorteil.

Nicht unerwähnt bleiben soll die Diskussion um die verschiedenen Kältemittel. Die in den Kompressionsmaschinen verwendeten Mittel sind zum größten Teil stark umweltgefährdend und schädigen die Ozonschicht. FCKW sind inzwischen verboten und der Umstieg auf die FKWs ist bei älteren Anlagen nur mit Umbaumaßnahmen zu erreichen. Doch auch die FKWs haben ein nicht zu vernachlässigendes Ozongefährdungspotential.

Die Absorbtionskältemaschinen werden größtenteils mit der Mischung LiBr/H2O betrieben. LiBr/H2O ist weder für die Umwelt, noch für die Ozonschicht gefährlich. Als zweite Möglichkeit steht Ammoniak in Verbindung mit H2O, zur Verfügung. Ammoniak ist aufgrund seiner Brennbarkeit ein gefährlicher Stoff, jedoch im Bezug auf die Ozonschicht neutral.

Nachteilig wirken sich die höheren Investitionskosten und die Größe der Anlagen aus. Dies hat seine Ursache in den größeren Massenströmen für Heiz- und Kühlwasser. Je nach verwendetem Arbeitspaar, LiBr/H2O oder NH3/H2O, sind die Anlagen in ihrer Kaltwassertemperatur eingeschränkt.


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