Mit Hitze kühlen

Was sich zu Beginn anhört wie ein Versprecher, ist Wirklichkeit. Das Austrian Institute of Technology, kurz AIT wirkte an einem EU-Projekt mit. Dadurch fanden die Forscher heraus, dass es möglich ist, im industriellen Ausmaß Abwärme für das Kühlen zu nutzen.

Abwärme

Will man beispielsweise Essen im Ofen zubereiten, so geht nur ein Anteil der Energie in das Gericht über, der Großteil wird als Abwärme in die Umgebung abgegeben. Dasselbe gilt für die Servercenter von Facebook. Für hohe Rechenleistung wird viel Energie benötigt. Das wiederum heizt die Umgebung auf. Daher befindet sich das erste Rechenzentrum außerhalb der U.S.A. in Luleå, Schweden. Dort liegt die Durchschnittstemperatur bei 2 Grad. Facebook hat das Problem also durch zusätzliche externe Kühlung gelöst. Dadurch geht dennoch wertvolle Energie in Form von Abwärme verloren.

Der Anstoß für die Forschung

Wie lässt sich also die Abwärme von Rechenzentren nutzen? Und reicht sie aus für die Kühlung?

Mit diesen Fragen beschäftigte sich das Projekt IBM Research Zurich. Das Ziel dabei war, eine Adsorptionswärmepumpe zu erschaffen, die genau dieses Problem löst. Also Abwärme in Kühlenergie umzuwandeln.

Funktionen der Adsorptionswärmepumpe

Bundesministerium Verkehr, Innovation und Technologie

“In der Kühlzone der Anlage verdunstet Wasser und sorgt für Kühlung. Der Wasserdampf wird in der warmen Zone der Anlage von einem Absorbermaterial aufgefangen. Wenn das Absorbermaterial gesättigt ist, wird es durch Hitze von außen wieder getrocknet und steht für einen weiteren Kühlzyklus zur Verfügung.” - Bundesministerium Verkehr, Innovation und Technologie

Einsatzgebiete

Das Ergebnis des Forschungsprojekts THRIVE, kurz für Thermally driven adsorption heat pumps for substitution of electricity and fossil fuels, ist ein Wärmepumpen-Prototyp. Dieser weist eine Leistung von rund zehn Kilowatt auf. Umgerechnet reicht eine Pumpe aus, um ein Einfamilienhaus in Südeuropa im Sommer zu klimatisieren.

Neben Haushalten und Rechenzentren lassen sich die Adsorptionswärmepumpen auch für das Fernwärmenetz verwenden. Denn im Vergleich zum Ausgangsmaterial ist das neue Absorptionsmaterial mehr als dreimal effizienter.

Künftig sollen die Pumpen auf verschiedene Anforderungen abgestimmt werden. Dazu wird das Absorbermaterial der Wärmepumpe auf die Wärmequelle und das erwünschte Kälteniveau angepasst.

Zukunftsentwicklung

Seit Mai 2018 läuft nun das EU-Forschungsprojekt „HyCool“. Dabei wollen zwei spanische Industriepartner ihren Kühlbedarf mit Abwärme und Solarenergie decken. Dieses Ziel wollen sie mit einer Kombination aus einer Adsorptionswärmepumpe und einer herkömmlichen Wärmepumpe erreichen. Dafür wird zwar zusätzlich Strom benötigt, man ist damit jedoch sehr flexibel.

Quelle: Bundesministerium Verkehr, Innovation und Technologie