Die Idee, eine klimaneutrale Gebäudekühlung mithilfe von Vakuum-Röhrenkollektoren mit Plasmatechnologie und einer Dampfstrahlkältemaschine zu realisieren, brachte Ritter Energie- und Umwelttechnik am vergangenen Donnerstag den Otti-Innovationspreis. Das Ritter XL-Projekt im großen Stil, befindet sich in Kooperation mit der Hochschule Karlsruhe, dem Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (Umsicht) in Oberhausen und dem Ettlinger Prozesstechnikunternehmen GEA Wiegand auf den Dächern der Hochschule in Karlsruhe bereits in der Testphase.
Der Innovationspreis wird jährlich im Rahmen des dreitägigen Symposiums „Thermische Solarenergie“ im Bad Staffelsteiner Kloster Banz verliehen. Die Jury begründete ihre Entscheidung zur Vergabe des Preises an Ritter durch die hohe innovatorische Leistung der verwendeten Vakuum-Röhrenkollektoren mit Plasmatechnologie, die damit verbundene Erschließung eines neuen Marktsegments für die Solarthermie sowie die hohe CO2-Einsparung.
Mit Dampf kühlen
Die Idee, mit einer Dampfstrahlkältemaschine (DSKM) Dampf zur Kühlung zu nutzen, ist nicht neu. Herkömmlicherweise dienen als Energiequellen allerdings Erdgas, Kohle, Abwärme oder Öl. In Karlsruhe liefert eine Solaranlage den Dampf, der zum Betrieb der Dampfstrahlkältemaschine benötigt wird. 80 Vakuum-Röhrenkollektoren mit Plasmatechnologie von Ritter erzeugen im Sommer den emissionsfreien Prozessdampf durch Direktverdampfung im Kollektorfeld mit einer Gesamtfläche von 400 Quadratmetern. Die Kollektoren erzielen in der Karlsruher Anlage mindestens 160 Megawattstunden Wärmeenergie jährlich – unter günstigen Bedingungen sogar 178 Megawattstunden.
Für den Einsatz in Kombination mit der Dampfstrahlkältemaschine passte Ritter XL Solar seine Sonnenkollektoren dahingehend an, dass die Dämmung und die Strömungsführung der Dampferzeugung verbessert wurden. Eine einzige Anlage kann deshalb sowohl Prozessdampf als auch Warmwasser erzeugen und gestattet den Gebrauch solarer Energie so flexibel wie nie zuvor. Der Dampf dient als Antriebsenergie für die Erzeugung von kaltem Wasser in der DSKM. So wird Solarenergie gerade dann effektiv genutzt, wenn sie am meisten vorhanden ist.
Für einen wirklich effizienten Betrieb der Anlage kommt es vor allem darauf an, dass die produzierte Wärme oder Kälte bei Überschuss gespeichert werden können. Sollte die Sonne einmal über längere Zeit wenig Energie bereitstellen, sorgt daher ein an der Hochschule Karlsruhe entwickelter Latentwärmespeicher auf Polyethylen-Basis für ausreichend Wärme. Zwischen Temperaturen von 125 bis 135 Grad Celsius schmilzt das Polyethylen und dient so als thermischer Akku. Auch für das Kühlwasser steht eine Lösung parat: Ein latenter Kältespeicher bewahrt die überschüssige Kälte in einem Tank mit einem Paraffin-Wasser-Medium. So wird eine höhere Speicherkapazität als in herkömmlichen Wasserspeichern erzielt.
Jährlich werden in Deutschland circa 200 Petajoule (PJ) Prozesswärme in Form von Dampf verbraucht. Würden davon allein fünf Prozent durch solar erzeugten Dampf ersetzt, könnten so beispielsweise 300 Millionen Liter Öl oder 940.000 Tonnen CO2 im Jahr eingespart werden – ein Potenzial, das unbedingt genutzt werden sollte.
