BMBF fördert gemeinsames Forschungsprojekt der FH Düsseldorf und dem Solar-Institut Jülich der FH Aachen

Die heutige Energieversorgung mit Strom, Wärme und Kälte erfolgt in der Regel auf getrennten Wegen: Strom aus dem öffentlichen Netz oder aus großen Kraftwerken, Wärme von Öl- und Gas-Kesseln, Kälte durch elektrische Kältemaschinen.

Durch Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung, die Kombination dezentraler Kraft-Wärme-Kopplung (Blockheizkraftwerke und Brennstoffzellen) mit Sorptions-Kältemaschinen, lässt sich der Nutzungsgrad bei gleichzeitigem Bedarf an Strom, Wärme und Kälte erheblich verbessern. Das Blockheizkraftwerk liefert Strom und Wärme mit einem Gesamtnutzungsgrad von ca. 90%. Die Sorptions-Kältemaschine nutzt die vergleichsweise hoch temperierte Abwärme als Antriebsenergie und stellt seinerseits Wärme auf mittlerem Temperaturniveau und Kälte bereit.

Diesen wollen Prof. Dr. Mario Adam innerhalb seines Lehrgebiets E² – Erneuerbare Energien und Energieeffizienz am Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik der FH Düsseldorf und das Solar-Institut Jülich, eine Abteilung der FH Aachen, künftig decken. Daneben sind vier Industrieunternehmen sowie die RWTH Aachen an den Arbeiten beteiligt. Im Begutachtungsverfahren belegte das gemeinsame Projekt auf Bundesebene den 12. Platz von insgesamt 473 eingereichten Forschungsvorhaben. Innerhalb des Programmes zur Förderung angewandter Forschung an Fachhochschulen im Verbund mit der Wirtschaft (FH³-Programm) bezuschusst das BMBF die Forschungen im Lehrgebiet E² – Erneuerbare Energien und Energieeffizienz mit 228 000 Euro. Die Fachhochschule Düsseldorf ist dabei verantwortlich für die Projektleitung, die Rechner-Simulation, Bewertung und Optimierung. Weitere 260 000 Euro erhält die Fachhochschule Aachen. Dem Solar-Institut Jülich obliegen dabei die Labor-Messungen und Praxistests. Das Projekt ist zunächst auf eine Laufzeit von drei Jahren begrenzt und endet am 31. August 2008.

Wissenschaftlich/technisches Ziel des Projektes ist es, zwei neue, periodisch arbeitende Sorptionsmaschinen, zwei Blockheizkraftwerke und eine Brennstoffzelle im Leistungsbereich von 10 kW erstmals in verschiedenen Gerätekombinationen als Kraft-Wärme-Kälte-Kopplungs-Anlagen im Labor zu betreiben, ihre energetischen Eigenschaften zu vermessen, ihren Einsatz unter verschiedenen Randbedingungen zu simulieren, ihre Eignung für verschiedene Anwendungen zu bewerten, zu optimieren und in einem Praxistest zu erproben.

Bewertungen und Optimierungen erfolgen unter (system)technischen, energetischen wie wirtschaftlichen Gesichtspunkten. Damit werden durch dieses Projekt die technischen und wirtschaftlichen Grundlagen für erfolgreiche Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung-Anwendungen im Leistungsbereich von ca. 10 kW gelegt.

Nach Einschätzung der industriellen Projektpartner existiert ein großes Marktpotenzial für solche Systeme im stationären wie im mobilen Bereich, sowohl bei vorwiegend heizungsorientierten Anwendungen wie in Deutschland mit einer Verbesserung der Wirtschaftlichkeit der Kraft-Wärme-Kopplung durch die Zusatzoption Kühlung im Sommer und die Nutzung der Sorptionsmaschine als Spitzenlastheizkessel im Winter als auch bei primär der Kühlung dienenden Anlagen zum Beispiel im Mittelmeerraum und im Fernen Osten.

Neben der direkten Nutzung der Projektergebnisse durch die beteiligten Industrieunternehmen in Form von Produktinnovationen, werden die Ergebnisse wissenschaftlich publiziert und in Lehre und Forschung an den beteiligten Fachhochschulen und der RWTH Aachen eingesetzt. Ein im Projekt zu entwickelndes Simulations-Modell steht nach Projektabschluss allen Nutzern des Softwaretools zur Verfügung.