Wenn Menschen und Gebäude im Sommer schwitzen, springen überall die Klimageräte an. Auch die Wirtschaft kommt nicht ohne Gefriertechnik aus. So entsteht ein neuer Markt für Sonnenstrom.
Wie die Photovoltaik in die Heiztechnik vorstößt, so eröffnet sie sich aufgrund der fallenden Systempreise neue Märkte in der Kühlung von Gebäuden. Deshalb gilt Photovoltaik als erste Wahl, um Klimaanlagen und Kältemaschinen anzutreiben. Gerade in den heißen Ländern steigt der Strombedarf in den Mittagsstunden stark an, weil die Klimageräte unter Volllast laufen. Die Folge sind sehr hohe Mittagsstrompreise. Auch in Deutschland steigt der Spotpreis an der Leipziger Strombörse im Verlauf des Vormittags, um am späten Nachmittag wieder abzufallen. Rund 15 Prozent des deutschen Stromverbrauchs fließen in Kältesysteme. Das entspricht mehr als 80.000 Gigawattstunden im Jahr und macht mehr als sechs Prozent des Bedarfs an Primärenergie aus.
Jährliche Verdopplung des Marktes
Weltweit steigt der Kältebedarf. Allein zwischen 2001 und 2006 verdoppelte sich die installierte Klimatisierungsleistung von 130 Gigawatt auf etwa 260 Gigawatt. Das entsprach einer Zunahme von jährlich 15 Prozent. Dieser Trend hat sich in den vergangenen Jahren beschleunigt. Denn generell nimmt der Strombedarf der großen Schwellenländer des Südens zu, beispielsweise in China, Indien, Thailand, den Philippinen oder Brasilien. Diese Länder werden zunehmend industrialisiert, dadurch steigt auch ihr Bedarf an Prozesskälte. Deshalb haben sie mit stark steigenden Strompreisen zu kämpfen, zudem sind die Netze chronisch überlastet. Eine entscheidende Aufgabe ist die Kühlung von Lebensmitteln, Trinkwasser und Medikamenten, die in den Tropen viel schneller verderben als im kühlen Norden. Auch der steigende Lebensstandard erfordert deutlich mehr Energie für Kühlung und Kälte in Wohngebäuden, Restaurants, Kliniken und Verwaltungsgebäuden.
Kühlung mit Kompressoren
Von Klimatisierung oder Kältetechnik spricht man, wenn die Lufttemperatur im Gebäude oder in einem Raum abgesenkt wird, etwa in den heißen Sommermonaten. Naturgemäß werden die meisten Raumklimageräte im Süden verkauft. In Spanien und Italien liegt der jährliche Markt bei weit mehr als 600.000 Geräten, in Frankreich bei einer Viertelmillion und in Großbritannien bei rund 200.000. In Deutschland werden im Jahr rund 100.000 Geräte gehandelt.
In Kompressionsmaschinen (Chiller) läuft ein elektrisch angetriebener Verdichter, der ein verdampftes Kältemittel ansaugt und komprimiert. Im nachgeschalteten Verflüssiger gibt der Kältemitteldampf seine Wärme über einen Wärmetauscher ab und kondensiert. Das Fluidum wird zum Entspannungsventil geleitet, wo das Kältemittel teilweise wieder verdampft. Im Verdampfer nimmt es die Wärme des zu kühlenden Raums auf, der dadurch gekühlt wird. So beginnt der Kreislauf von vorn. Das Prinzip entspricht dem umgekehrten Prozess einer Wärmepumpe, weshalb man Wärmepumpen auch zum Kühlen einsetzen kann, wenn man ihre Betriebsweise umkehrt. Durch einen Verdichter wird die angesaugte Luft nicht nur abgekühlt, sondern auch entfeuchtet (Kondensat). Wie bei den Wärmepumpen halten auch in der Kältetechnik zunehmend Scroll-Verdichter Einzug. 95 Prozent aller Raumklimageräte in Deutschland sind dem gewerblichen Sektor zugeordnet. Zur Kühlung von Lebensmitteln werden sehr oft Kolbenverdichter verwendet.
120 Millionen Kältemaschinen
Sie mit Solarstrom zu betreiben, liegt – wie bei den Wärmepumpen – auf der Hand. Allein in Deutschland laufen derzeit über 120 Millionen elektrische Kältemaschinen: vom kleinen Hauskühlschrank und der Eisbox bis hin zu den Vitrinen der Supermärkte und den Tiefkühlaggregaten der Industrie. Jährlich emittieren sie aufgrund ihres enormen Strombedarfs rund 70 Millionen Tonnen Kohlendioxid. Mit Solarstrom könnte man die Emissionen auf null senken. Große Bürogebäude oder Lagerhallen bieten ausreichend Fläche, um auch für leistungsstarke Kälteaggregate genug Solarstrom zu erzeugen. Um Ertragsspitzen während des Jahres auszugleichen, sind Stromspeicher notwendig, oder man nutzt das Netz als Speicher. Generell liegen die Spitzenkältelasten im Sommer, so dass Solargeneratoren einen guten Beitrag zum Klimatisierungsstrombedarf einer Gewerbeimmobilie beisteuern können. Es gibt bereits für Photovoltaik optimierte Geräte, die eine kleine Pufferbatterie integrieren und mit Gleichstrom laufen. (Heiko Schwarzburger)
Den vollständigen Report lesen Sie im Novemberheft der Fachzeitschrift photovoltaik, das am 7. November 2013 erscheint.
