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Energie Wärme soll Klimaanlagen kühlen

Klimaanlagen gehören zu den größten Energiefressern. Doch neue Techniken bändigen nun den Energiehunger. Ingenieure setzen auf einen Systemwechsel und die Energie der Sonne.

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Elektrische_Klimaanlagen

Den heißesten Tag der vergangenen zehn Jahre hätten viele New Yorker um ein Haar verpasst. Während die Thermometer im Central Park auf knapp 40 Grad Celsius kletterten, saßen sie bei kühlen 18 Grad in ihren klimatisierten Häusern. Erst als ein Umspannwerk unter der Last der Klimaanlagen zusammenbrach, hielt der Sommer Einzug in amerikanische Wohnzimmer.

Unfreiwillige Hitzeerlebnisse dieser Art müssen deutsche Stromkunden zwar nicht fürchten. Doch Klimaanlagen treiben auch bei uns den Energieverbrauch und damit den CO2-Ausstoß in die Höhe: Rund 15 Milliarden Kilowattstunden Strom fließen nach Schätzung des Fachinstituts Gebäude-Klima pro Jahr in die Klimatisierung deutscher Büros, Supermärkte und Serverräume. Das ist mehr Elektrizität, als die gesamte Maschinenbauindustrie verbraucht – fast drei Prozent des deutschen Gesamtbedarfs.

Solarthermische Kühlung

Ingenieure in aller Welt arbeiten daher an Techniken, die den Energiehunger von Kältemaschinen bändigen. Das Sparpotenzial ist gewaltig: Der Energieverbrauch ließe sich schon um 35 Prozent reduzieren, wenn alte Anlagen durch modernere Geräte ausgetauscht würden, schätzt das Bundesumweltministerium.

Weit größere Einsparmöglichkeiten verspricht ein Systemwechsel, weg von elektrischen Anlagen hin zu sogenannten thermischen Klimaanlagen. Eine Schlüsseltechnologie ist die solarthermische Kühlung, die so gut wie keinen Strom mehr verbraucht. Die Idee dahinter ist simpel: Wo viel Wärme ist, scheint meist die Sonne, und damit gibt es genügend Energie, um Klimaanlagen anzutreiben.

Deutsche Unternehmen wie die bayrische Solarnext, Sortech aus Halle oder EAW aus Thüringen sind Vorreiter dieser Solar-Kühltechnik. Sie haben Anlagen aller Größen im Programm, die im Hochsommer Reihenhäuser, Büros oder Fabriken klimatisieren können.

Kühlen mit Wärme – das Verfahren ist nicht einmal neu: Bereits Ende des 19. Jahrhunderts nutzten Brauereien die Technik. Höhere Strompreise, gestiegene Umweltanforderungen und verbesserte Steuerungstechnik verhelfen den Anlagen nun zu einer Renaissance.

Das Kühlprinzip ist bei allen Klimaanlagen gleich, egal, ob solarthermisch oder elektrisch: Ein flüssiges Kältemittel verdampft und entzieht seiner Umgebung beim Wechsel des Aggregatszustandes Energie in Form von Wärme. Das Gleiche passiert, wenn ein Sportler schwitzt: Die Haut kühlt sich ab.

Die Systeme unterscheiden sich vor allem dadurch, wie sie das gasförmige Kühlmittel wieder verflüssigen. Elektrische Kältemaschinen erzeugen dafür Druck, thermische arbeiten mit Wärme.

Wo billige Abwärme aus Kraftwerken oder Produktionsprozessen zur Verfügung steht, macht sich die Investition in thermische Kühlung schnell bezahlt. Wenn aber erst Sonnenkollektoren montiert werden müssen, sind die in der Regel individuell angepassten Anlagen noch sehr teuer. Rund 50 000 Euro kostet die grüne Klimatechnik für ein Zweifamilienhaus. Elektrische Geräte sind für ein Drittel des Geldes zu haben.

Trotzdem amortisiert sich eine solare Anlage in 15 bis 20 Jahren — wenn Hausbesitzer die Wärme im Sommer zum Kühlen, im Winter zum Heizen und ganzjährig zum Erhitzen von Duschwasser nutzen.

Wird eine thermische Kältemaschine in ein bestehendes System aus Sonnenkollektoren integriert, rentiert sich die Investition deutlich schneller. „Die Nachrüstung ist in den meisten Fällen kein Problem“, sagt Uli Jakob vom Branchenverband Green Chiller. Experten gehen davon aus, dass die grünen Klimasysteme bald in Serie produziert werden, was den Preis ebenfalls senken könnte.

Energie sparen

Die Zukunft der Klimatechnik mag solar sein, die Gegenwart aber gehört mit über 90 Prozent Marktanteil noch den elektrischen Geräten. Bislang erzielten deren Hersteller Effizienzgewinne vor allem durch sparsame Motoren, aerodynamische Rotorblätter und stufenlos regelbare Steuerungseinheiten.

Branchengrößen wie Panasonic arbeiten an intelligenten Systemen. Mittels Wärmesensor erkennen die Geräte Menschen und deren Aktivität. „Wenn jemand Sport treibt, kühlt das Gerät nach, ist der Raum leer, fährt es die Leistung zurück“, sagt Panasonic-Manager Andreas Gelbke. Bis zu 30 Prozent Energie soll das sparen.

Der koreanische Hersteller LG hat vor wenigen Wochen eine Klimaanlage vorgestellt, die ihren Strom über Solarzellen selbst produziert. Da das Solarmodul allerdings nur eine Leistung von 70 Watt hat, das Gerät aber 2000 Watt verbraucht, ist das Projekt bislang vor allem ein medienwirksam präsentierter PR-Gag.

Forscher des amerikanischen Labors für erneuerbare Energien (NREL) versetzten die Klimabranche jüngst in Aufregung, als sie eine Klimaanlage vorstellten, die bis zu 90 Prozent weniger Energie verbrauchen soll. Die Wissenschaftler nutzen Verdunstungskühlung, wie man sie an jedem Wasserfall erleben kann, und verstärken den Effekt durch Trocknungsmittel, die der Luft Feuchtigkeit entziehen. „Wir wollen die Kühlung revolutionieren“, sagt Projektleiter Eric Kozubal.

Die Revolutionäre üben sich allerdings noch in Geduld: Vor einem möglichen Start der Massenproduktion wollen sie die sparsame Technik mindestens fünf weitere Jahre erforschen. Bis dahin dürfte den New Yorkern das eine oder andere Hitzeerlebnis gewiss sein.

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