Einsatzbereiche von KWKK

Für die Kälteversorgung von einzelnen Gebäuden oder Einzelräumen findet die thermisch betriebene Kältbereitstellung bereits Anwendung im kleinen bis mittleren Leistungsbereich.

Die Wärmebereitstellung zur thermisch betriebenen Kälteerzeugung kann durch unterschiedliche Arten erfolgen:

Fernwärmenetze
Dezentrale Blockheizkraftwerke
Solaranlagen

Bei BHKW und Solaranlagen kann eine weitere Wärmequelle, z.B. in Form eines Heizkessels, zur Abdeckung auftretender Spitzenlasten zusätzlich erforderlich sein.

Im mittleren bis großen Leistungsbereich können Nah- und Fernkältesysteme vorliegen. Die Kühlenergieversorgung erfolgt meist als eigenes Kaltwassernetz über räumliche Distanzen hinweg. Diese Form der Kälteversorgung ist jedoch i.d.R. mit hohen Investitionen für das Rohrleitungssystem und seinen Betrieb verbunden.

Einsatzbereiche nach dem erforderlichen Temperaturniveau der Kälte:

Abbildung 1: Einsatzbereiche der Kältetechniken

Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an Hesselbach: "Energie- und klimaeffiziente Produktion" (in Anlehnung an Müller, 2009, „Energieeffiziente Fabriken planen und betreiben; S. 203“), S.215, Verlag Springer Vieweg

Beschreibung:

Die Grafik zeigt die Einsatzbereiche der Kompressionskälte bzw. der thermisch erzeugten Sorptionskälte aus KWKK in Abhängigkeit der Temperaturniveaus. Die Kompressionskälte weist eine weitere Bandbreite im Temperaturniveau auf. Die Sorptionskälte deckt bis auf den Bereich der Produktultratiefkühlung (Bereich unterhalb von -50 ° C) einen vergleichbaren Einsatzbereich wie die Kompressionskälte auf.

Vorteile der Absorptionstechnik, als eine Form der thermisch betriebenen Kälteerzeugung, im Vergleich zu elektrischen Kompressionskälteanlagen:

Quelle: Buch „Kühlen und Klimatisieren mit Wärme“ (Fraunhofer IRB Verlag; Stuttgart; Hans Martin-Henning; Thorsten Urbaneck u.a., Seite 31 ff.):

Vorteile von Absorptionskälteanlagen im Vergleich zu elektrischen Kompressionskälteanlagen:	Nachteile von Absorptionskälteanlagen im Vergleich zu elektrischen Kompressionskälteanlagen:
Technik und Konstruktion:
Einfachere Mechanik, da konstruktionsbedingt weniger bewegte Teile vorhanden sind	Größere und schwerere Bauform Abgabe der zugeführten Wärmeenergie an die Umgebung auf relativ niedrigem Temperaturniveau
Anlagenbetriebsweise und Instandhaltung:
Nutzung von Wärmeenergie als Antriebsquelle für den „thermischen Verdichter“ Geringere Störanfälligkeit und Geräuschentwicklung I.d.R . niedriger Wartungsaufwand Sehr günstiges Teillastverhalten (bis zu 10 % der Auslegungsleistung) Längere Stand- und Nutzungszeiten bei guten Wasserqualitäten auf der Kalt- und Kühlwasserseite	Höherer Aufwand für die Rückkühlung Trägeres Betriebsverhalten im Vergleich zu Kompressionskältemaschinen Qualifiziertes Personal für Instandhaltung und Bedienung erforderlich Aufwendigere Lecksuche bei der Wartung
Energieeffizienz
Einsparung von exergetisch hochwertigem elektrischen Strom im Vergleich zur elektrischen Kompressionskältemaschine Geringer elektrischer Stromverbrauch, da nur Lösungs- und Kältemittelpumpen und die MSR-Technik betrieben werden	Umwälzen eines höheren Kühlwasservolumenstroms
Wirtschaftlichkeit
Niedrige verbrauchsgebundene Kosten bei der Nutzung günstiger Wärme oder kostenfreier Abwärme	Höhere spezifische Investitionen (AbKM ca. 250 bis 350 Euro/kW Kälteleistung), v.a. im kleineren Leistungsbereich. Zum Vergleich: Kompressionskälte (spezifische Investition ca. 75 bis 275 Euro/kW Kälteleistung),

Tabelle 1: Vor- und Nachteile von Absorptionskälteanlagen

Der ausschlaggebende Standortfaktor für den wirtschaftlichen Einsatz von KWKK mit thermisch betriebenen Kältemaschinen liegt in der Verfügbarkeit günstiger Wärme bzw. kostenfreier nutzbarer Abwärme. Eine mögliche Direktbefeuerung in der TKM-Anlage, d.h. die Wärmeerzeugung erfolgt nicht in KWK, wird aus energiewirtschaftlichen und ökologischen Gründen nicht als zielführend erachtet. Diese Lösung ist in außereuropäischen Ländern (USA, Japan) allerdings in der Praxis anzutreffen.