Solar Cooling / Solarno Hladjenje

Hlađenje iz vedrog neba 06.10.2007 | Slavica Bilić prof Brže nego što se očekivalo, raste zanimanje za solarno hlađenje. Razlog za to su cijene za stvarno potrošenu energiju struje, osobito u zemljama Sredozemlja, kao i uska grla kapaciteta u satima najvećeg opterećenja

Solarno postrojenje berlinskog informativnog i tiskovnog ureda za solarno potpomognutu proizvodnju hladnoće s dva apsorpcijska rashladna uređaja

Hlađenje i klimatizacija pomoću termičkih solarnih uređaja još se nalaze na samom početku, iako već postoje prve tvrtke koje nude paket-rješenja za SHK-specijalizirana poduzeća. Snimanje stanja i izvještaji o iskustvu koji su prezentirani na seminaru "Solar Air-Conditioning" 22. srpnja 2006. (organizator Otti, Regensburg) u Freiburgu, zvuče više trezveno nego euforično. "Struka još mnogo toga mora naučiti o optimalnom usklađivanju solarnog postrojenja, uređaja za proizvodnju hladnoće i o klimauređajima", izjavio je dr. Hans-Martin Henning s Instituta Frauenhofer, Instituta za solarne energetske sustave (ISE), Freiburg. Također, Solar Air-Conditioning (SAC) nije prikladan za svaku vrstu zgrade, a nikako za aktualnu arhitekturu stakla – to bi bio sažetak seminara. Ali u načelu bi se solarno hlađenje moglo kombinirati sa svim vrstama uređaja za klimatizaciju prostora, dakle sa sustavima sa zrakom, na hladnu vodu i kombiniranim sustavima na vodu i zrak. Najučinkovitija i najjednostavnija postrojenja su doduše ona s niskom temperaturnom razlikom

između sobne temperature i rashladnog medija, dakle rashladni stropovi i temperiranje građevnog dijela. Čim se mora odvlažiti (osušiti) zrak, potrebni su uobičajeni sustavi s hladnom vodom od 6/12ºC koji onda zahtijevaju više izgonske temperature kod proizvođača topline koji imaju solarno-termički pogon. Za takva bi se postrojenja onda trebali koristiti kolektori koji su više vrijedni, npr. evakuirane staklene cijevi umjesto plosnatih (ravnih) kolektora. S višim izgonskim temperaturama rastu i zahtjevi kod povratnog hlađenja, tj. što je niža temperatura hladne vode rashladnog sustava, to je skuplja potrošnja. Kod postrojenja u Sredozemlju u područjima gdje nema dovoljno vode zbog toga je povratno hlađenje limitirajući faktor kod solarnog hlađenja. Zbog toga je važno, misli dr. Henning, da se dobro međusobno usklade cjelokupni sustav prostora/zgrade, proizvođača hladnoće/solarnog postrojenja i povratnog hlađenja. Samo se na taj način mogu postići visoki koeficijenti promjene snage, a time i prag ekonomičnosti. U kalkulaciju bi se morale ukomponirati i cijene za pomoćnu energiju, dakle, za crpke i ventilatore rashladnih tornjeva kao i za vodu i, ako je potrebno, preradu (pročišćavanje) vode ako se žele sagraditi ekonomična postrojenja. Pod današnjim okvirnim uvjetima velika se postrojenja mogu jednostavnije i ekonomičnije realizirati nego postrojenja s malom snagom. Međutim, treba poći od toga da će porasti ponuda malih apsorpcijskih rashladnih strojeva sa single-efektom pod 100 kW rashladne snage. Za uporabu u području Sredozemlja može se već uskoro računati sa strojem od 20 kW koji ima i funkciju zagrijavanja i hlađenja. Pokretačka snaga Tržište za solarno hlađenje moglo bi biti puno naprednije kada troškovi proizvodnje topline ne bi bili tako visoki. Osobito se to odnosi na nekonkurentne troškove solarnih uređaja za rashlađivanje te loše usklađene komponente postrojenja i nerazvijene regulacijske strategije. Kod solarno podržavanih DEC-postrojenja – kombinacija sorpcijskog sušenja ili odvlaživanja zraka i hlađenja isparavanjem – može se još poboljšati međusobno djelovanje evaporacijskog hlađenja, povratnog dobivanja topline, slobodnog hlađenja i solarne regeneracije apsorpcijskog kotača u pogledu regulacijske tehnike. Važno je da se proizvede što je moguće više jeftinija toplina za regeneraciju. Idealna bi, primjerice, bila odlazna ili neiskorištena toplina iz proizvoda od bioplina ili BHKW-a. Budući da se troškovi za sunčane kolektore zbog rastućih cijena sirovina ne smanjuju tako jako kao što se očekuje, važno je da se kolektorska površina koja je instalirana za solarno hlađenje, izvan sezone hlađenja iskoristi za grijanje, grijanje pitke vode ili toplinu procesa. U svakom slučaju, u fazi koja prethodi planiranju, putem simulacije trebalo bi se ispitati da li se i u kojim uvjetima solarno rashladno postrojenje isplati i kako se u određenom slučaju trebaju međusobno uskladiti kolektorsko polje, rashladni stroj, back-up rashladni stroj i postrojenje za klimatizaciju prostora. Dvostrukim iskorištenjem kolektorskog polja za grijanje i hlađenje još bi se za korak više približilo ekonomičnosti. Prvi solarni kompaktni klimatizacijski uređaji u području snage od 4,5 kW rashladne snage trenutačno se testiraju u Španjolskoj.

EAW apsorber na bazi vode i litijeva bromida s 15 kW rashladne snage. Stroj je posebno razvijen za niske temperature izgona i stoga je prikladan kako za proizvodnju hladnoće sa solarnom termijom, tako

Suhi rashladni toranj Apsorberi na bazi litijeva bromida imaju u pravilu pogon na mokri rashladni toranj. U umjerenim klimatskim zonama tema potrošnja vode i struje rashladnih tornjeva igra manje važnu ulogu, međutim u mediteranskim zemljama to može biti odlučujući kriterij. Zbog toga je na Institutu za ventilacijsku klimatizacijsku tehniku (ILK) u Dresdenu performansa novoproizvedenog apsorbera EAW, tvrtke Energieanlagenbau GmbH (Gradnja energetskih postrojenja d.o.o.) iz Westenfelda proučavana kod različitih izgonskih temperatura, uvijek u kombinaciji s mokrim i suhim postupcima povratnog hlađenja. Pri tome se pokazalo da se smanjenje snage apsorbera može kompenzirati kod suhog hlađenja kroz više temperature izgona. Doduše, za to su potrebni evakuirani kolektori sa staklenim cijevima koji isporučuju vruću vodu za grijanje s višom temperaturom. Zbog u tom slučaju više toplinske snage koju treba odvesti, hladnjak za povratno hlađenje je opremljen visokoučinkovitim i energetski štedljivim ventilatorom (EC), čiji se broj okretaja ili brzina vrtnje mogu prilagoditi odvodnoj snazi. Iz iskustava iz ljeta 2006. očekuju se uvjerljivi iskazi o eventualnim smanjenjima snage i rješenjima za poboljšanje cjelokupne performanse. EAW-apsorpcijski rashladni stroj tipa Wegracal razvio je ILK u suradnji s EAW, specijalno za uporabu kod niskih izgonskih temperatura. Osobitost stroja je kompaktni prijenosnik topline koji dopušta povratne temperature vruće vode od 71 do 75ºC. U tu se svrhu može koristiti i agregat za proizvodnju hladnoće kroz BHKW neiskorištenu toplinu, domena koja je do sada pokrivena u području male snage isključivo kroz Yazaki-AKM, tip WFC. EAW sada radi na tržišnom uvođenju 35 kW rashladnog stroja. Program se treba postupno izgraditi do rashladne snage od 200 kW.

Zračno hlađeni solarni klimatizacijski uređaj od Rotartice/Španjolska. Apsorber na bazi litijeva bromida pruža kod 100% izgonske temperature 4,5 kW rashladne snage, u odnosu na temperature hladne vode

Više jasnoće U prirodi stvari leži da planeri i znanstvenici sada prihvaćaju svaku mogućnost za gradnju solarnog klimatizacijskog uređaja. Pri tome se pokazuje da nije svaka zgrada prikladna za solarno hlađenje. Za znanstvenike svako postrojenje – čak i kada njegov rad nije učinkovit – pokazuje daljnje iskustvo. Solarna postrojenja koja loše funkcioniraju i pogrešno su konstruirana mogu narušiti imidž branše koja je jako mlada. To je činjenica za koju se sada ne smatra da je od prvorazrednog značaja. Zbog toga test kakvoće u obliku check-list metode treba dati jake argumente za to je li neka zgrada prikladna za solarno hlađenje ili nije. Pored geografskog položaja, lokalne klime i urbane razmještenosti zgrada, Mugnier propagira ispitivanje komfornosti solarne rashladne ponude i rashladnog opterećenja zgrada, odnosno solarne ponude grijanja i ogrjevnog opterećenja. Osim toga, važno je da li solarno hlađenje treba djelovati samo kao potpora ili su sobne temperature koje se trebaju postići čvrsto definirane. U posljednjem slučaju neizbježan je sustav buck-up, pri čemu tada opet postaje potrebno optimaliziranje solarnog rashladnog postrojenja i buck-up sustava. Važno je iskoristiti suvišnu toplinu izvan sezone hlađenja za ogrjevne svrhe, zagrijavanje vode za piće ili toplinske procese. U načelu bi se rashladni i ogrjevni sustavi trebali izvesti kao sustavi s niskim temperaturama. Idealna ciljna grupa za solarno hlađenje je uporaba u industrijskim postrojenjima kod kojih je cijele godine potrebna niska temperatura za toplinu ili hladnoću. Bile bi prikladne i upravne zgrade. Međutim, turistički hoteli su manje prikladni budući da je glavni rashladni teret kod tog tipa hotela u večernjim satima. Velike nade Klimatizacijski sustavi koji su uobičajeni na tržištu samo bi ograničeno bili prikladni za

napajanje solarnog hlađenja. K tomu još dolazi želja za kompaktnim uređajima male snage, jednostavnim za održavanje kojih još nema na tržištu. Prema nekim procjenama, u 60% svih zgrada u Španjolskoj mogla bi se instalirati solarna postrojenja. Najviše rasprostranjen kod do sada realiziranih SAC-postrojenja je 35 kW apsorpcijski rashladni stroj od Yazakija, a slijedi ga Thermax Cogenie. U pripremi su projekti s apsorpcijskim rashladnim strojevima od Nishiyoda. Velike nade polažu se u kompaktni, jednostupanjski apsorpcijski rashladni stroj na bazi litijeva bromida-voda od Rotartice, Basauri/Španjolska, sa samo 4,5 kW rashladne snage, koji funkcionira bez rashladnog tornja čije je održavanje vrlo skupo. Ipak, u ponudu je uključena i varijanta s hlađenjem vode. Kod oko 90ºC izgonske temperature stroj postiže COP od 0,7; standardni plosnati (ravni) kolektori trebaju biti dostatni. Isto tako, u smjeru razvoju kompaktne klase koja je vrlo poželjna u Španjolskoj djeluje i švedski proizvođač Climatewell. Termokemijska dizalica topline radi s dva alternirajuće uključena energetska akumulatora na bazi tekuće otopine litijeva klorida. Maksimalna rashladna snaga treba iznositi 10 do 20 kW, maksimalni kapacitet pohranjivanja hladnoće 56 kWh. Ipak, čini se kako će proteći neko vrijeme dok u Španjolskoj ne budu postojali povoljniji okvirni uvjeti za solarna rashladna postrojenja.

Solarni klimauređaj Solarni klimauređaj na bazi litijeva klorida-apsorpcijske rashladne snage od Climatewell/Švedska... rashladna snaga iznosi 10 kW, kod punog opterećenja 20 kW. Za razliku od drugih apsorbera, Climatewell stroj pohranjuje hladnoću, ali i toplinu kao kemijsku

energiju u dvama spremnicima koja se alternirajuće pune. Kapacitet spremnika iznosi 60 kWh u slučaju hlađenja i 76 kWh u slučaju grijanja. Dimenzije iznose samo BHT: 1360 x 2150 x 700 mm. Bečka solarna praonica Još nije realiziran projekt "Solar-Laundry" u Beču budući da je usprkos optimalnim mjerama preskup. Solarno opskrbljivanje toplinom i hladnoćom koje je planirala austrijska tvrtka Arsenal Research Austria imalo je za cilj dopuniti postojeće grijanje praonice pomoću paleta solarnim postrojenjem, a istodobno trebalo je staviti na raspolaganje preko apsorpcijskog rashladnog stroja hladnu vodu s 6/12ºC za rashlađivanje prostora praonice koja je jako opterećena toplinom. Kako bi se smanjio rashladni teret praonice, a rime reducirala i snaga rashladnog postrojenja, planiralo se koristiti solarne kolektore i za zasjenjivanje zgrade. Pomoću monitoringa održanog 2004. u postojećoj praonici pokazane su daljnje mogućnosti za reduciranje rashladnog opterećenja, a time i za minimalizaciju SAC-postrojenja. Usprkos optimalnim mjerama, vlasnik praonice nije bio spreman investirati troškove od oko 460.000 eura u solarno rashladno postrojenje. Ono se sastojalo od sljedećih komponenti: • 140 kW apsorpcijskog rashladnog stroja • 200 m² ravnih ili plosnatih kolektora • 108 m² evakuiranih kolektora sa staklenim cijevima • klimauređaji s 19.000 m³/h zračne snage uključujući toplinski kotač

Parabolni kolektori Jednoosovinsko modernizirani parabolni kolektori u Iberotel Sarigerme Parku, Dalaman/Turska, za proizvodnju vruće vode/pare za opskrbu kuhinje, praonice i za zagrijavanje pitke vode, kao i za proizvodnju hladnoće pomoću dvostupanjskog apsorpcijskog rashladnog stroja Nova tehnologija Kod predstavljanja solarnih Dessicant Cooling sustava (DCS) ne može se oteti dojmu da bez pomoći znanstvenih savjetodavnih tijela jedva da neko postrojenje može donijeti zadovoljavajuće rezultate. I od strane ZAE Bayern u suradnji s L-LDS Technology GmbH, Ismaning, instalirano DCS-postrojenje s tekućim sorbentom u obliku higroskopne otopine na bazi litijeva klorida čini se da je u sadašnjem trenutku prije dokazom akademskog nagona za

istraživanjem nego za tržište zrelog rashladnog postupka sa standardnim komponentama. Kod postrojenja do čije je realizacije došlo u tropskom, vlažnom Singapuru, povratni se zrak iz klimatizacijskog sustava rashlađuje preko kompresijskog rashladnog stroja koji ima električni pogon s 350 kW hladne pare. Istodobno se odvlažuje, odnosno suši vanjski zrak pomoću tekuće koncentrirane otopine litijeva bromida u specijalnom prijenosniku topline sa snagom od 350 kW i miješa se preko komore za miješanje s ohlađenim povratnim zrakom. Neizravni hladnjak koji hladi na bazi ishlapljivanja u odlaznom zraku hladi i apsorber i dolazni zrak. Za vrijeme procesa odvlaživanja se prvotna 44%-tna solna otopina razrjeđuje na oko 32% te se nakon toga pohranjuje u spremniku. Na daljnjem stupnju procesa otopina siromašna solju regenerira se pomoću solarne topline kod 75ºC i pohranjuje u spremniku koji zaprima 12 m³. Tako zadobiveni sorpcijski potencijal dostatan je za odvlaživanje u trajanju od 12 sati. L-DCS izvješćuje o mnogim mjerama prilagodbe za dostizanje utvrđenih snaga. Postoji zadovoljstvo sa sada postignutom performansom odvlaživanja od 90%, kapacitetom pohranjivanja od 185 kWh/m³ i s COP-om od 0,7. Iskustva stečena u Singapuru unatoč svim protivljenjima predstavljaju važne temelje za buduće projekte.

Polje u Prištini EAR-Tower u Prištini/Kosovo s 227 m² velikim kolektorskim poljem za solarno hlađenje. Norma isporučene hladnoće dvaju apsorbera iznosi 90 kW Para i hladnoća Kako bi u idealnom slučaju trebalo izgledati solarno opskrbljivanje hotelskog objekta u vrlo sunčanoj regiji, pokazuje primjer Iberotel Sarigerme Park u Dalamanu/Turska. Tamo se za solarno iskorištenje koriste parabolni kolektori za oluke za proizvodnju vruće vode s 180/155ºC, odnosno pare s 4 bara za opskrbu kuhinje, praonice i za zagrijavanje pitke vode, kao i za pogon dvostupanjskog apsorpcijskog rashladnog stroja (proizvod Broad/Gasklima, Maintal) za opskrbu klimauređaja hladnoćom. Zimi se postrojenje na nižoj temperaturnoj razini koristi za ogrjevne svrhe. Prednost solarnog sustava, dodatno opremljenog 2003./04.: Napaja svoju toplinu u već postojeću parnu mrežu, tako da nisu bili potrebni nikakvi drugi back-up sustavi. Sada postrojenje radi tako da se puna parna snaga stavlja na raspolaganje apsorberu (upijaču) kod

najvećeg opterećenja, dok se praonica i kuhinja napajaju iz konvencionalnih proizvođača topline. Kroz udvostručenje kolektorske površine od sadašnjih 180 na 360 m² trebala bi biti omogućena puna opskrba parom, tj. 100 kW za apsorber i 100 kW za kuhinju i praonicu. COP apsorbera naznačuje se kod punog opterećenja s 1,3, kod djelomičnog opterećenja treba se postići 1,5. Postrojenje je isplanirao i sagradio Solitem iz Aachena. Kontejnerska rješenja Da se tržište za solarno hlađenje nalazi u uzlaznoj putanji, predočilo je i predavanje Horsta Striessniga iz SOLID, Graz/Austrija. Već je realizirano osam projekata u šest zemalja sa SACpostrojenjima, odnosno nalaze se kratko pred završetkom. Jednoznačan favorit kod apsorbera je Yazaki WFC 10, odnosno WFC 20. Realizirane su i dvije vlastite konstrukcije NH3-apsorbera s 15 kW snage (hlađenje vina) i 2 kW (testno postrojenje). Prema SOLID-u poteškoće je priređivala potraga za prikladnim lokalnim partnerima koji onda i preuzimaju poduzeće. Iz tog razloga se onda nada polagala ubuduće u kontejnerska rješenja sa što višim stupnjem prethodnog dogotovljenja. Važan instrument za dugoročno osiguranje performanse je monitoring sustav. Za radove optimalizacije na postrojenju mora se ukalkulirati oko tri mjeseca. Općenito se može ustvrditi da je većina izračuna rashladnog opterećenja trostruko predimenzionirana i da je kroz to proizvedena i previsoka snaga apsorbera. Kako bi se poboljšao vlastiti utjecaj na postrojenje, pojačano se teži Contracting modelima. Budućnost solarnog hlađenja Striessnig vidi u gradnji prethodno dogotovljenih Energy Cabins za grijanje i hlađenje, pri čemu je za pogon predviđena i toplina iz biomase.

Gradnja kontejnera Zbog nedostatnog osoblja u zemljama bogatim suncem, SOLID želi dalje razviti gradnju kontejnera solarne energije Pilot-projekt Dok na području komfornog hlađenja postoje već mnoga iskustva o solarnim rashladnim postrojenjima, solarno proizvođenje hladnoće još je sasvim na početku. Razlog za to su visoki investicijski troškovi s amortizacijskim vremenima koji još nisu kod sadašnjih energetskih (visokih) cijena prihvaćeni od strane od investitora. Ipak, sada se pokušava koncipirati manje solarne rashladne jedinice, posebno za klimatsku situaciju u Sjevernoj Africi. Ciljna grupa su

agrarni pogoni kojima je hladnoća potrebna za skladištenje i preradu živežnih namirnica. Brzi razvitak Solarno hlađenje razvija se brže nego što se prvotno pretpostavljalo. Sada je na snazi poštivanje gesla da se treba pridržavati toga da se uči na pogreškama, da se treba raditi na optimalizaciji postrojenja i razmjeni iskustava. Glavni problem leži u egzaktnom usklađivanju rashladnog opterećenja i dimenzioniranja rashladnog stroja. Najbolje funkcioniraju jednostavno izgrađena postrojenja na bazi solarno-termičkih apsorpcijskih rashladnih strojeva s razvezivanjem u sustave na bazi hladne vode. Za kompleksna postrojenja kao što su solarno potpomognuti DEC-klimauređaji potrebne su skupe regulacijske strategije za dovođenje solarnog udjela u ukupnoj energetskoj bilanci na ekonomičnu bazu. Loša iskustva s lokalnim instalacijskim tvrtkama u južnoj Europi stvaraju povoljne uvjete za gotova kontejnerska rješenja. Velike se nade polažu u male, zrakom hlađene 4,5 kW kompaktne apsorbere koji se mogu instalirati slično kao i uređaji za klimatizaciju prostora koji rade na električni pogon. Za ovakve miniapsorbere zainteresirane su i zemlje s ovih prostora budući da se gradi sve više solarno potpomognutih postrojenja za grijanje koja su ljeti predimenzionirana za čisto zagrijavanje pitke vode. Izvor: www.masmedia.hr