Lassen sich künftige Klimaanlagen als Batterie nutzen?
Können künftige Klimaanlagen nicht nur kühlen, sondern auch Energie speichern und so zur Entlastung der Stromnetze und Kostensenkung beitragen?
Gibt es künftig Klimaanlagen, die überschüssigen Strom aus erneuerbaren Energien speichern können?
Foto: PantherMedia / Andriy Popov
Wenn an heißen Tagen die Temperaturen steigen, greifen viele Menschen schnell zu Ventilatoren oder Klimaanlagen. Diese Kühlsysteme belasten die Stromnetze erheblich, vor allem zu Spitzenzeiten. Das hat verschiedene Unternehmen dazu inspiriert, Klimaanlagen zu entwickeln, die Energie nicht nur verbrauchen, sondern auch speichern können. Könnten Klimaanlagen in Zukunft also als Batterien dienen?
Der Hintergrund: Etwa 20 % des weltweiten Stromverbrauchs in Gebäuden entfallen derzeit auf Kühlung. Dieser Anteil wird voraussichtlich weiter steigen, da die globale Erwärmung und die zunehmende Nutzung von Kühltechnologien den Bedarf antreiben. In einigen Teilen der Welt kann die Kühlung während Spitzenzeiten bereits mehr als die Hälfte des gesamten Stromverbrauchs ausmachen. Es braucht daher innovative Lösungen, um dieses Problem in den Griff zu bekommen. Sehen wir uns zwei Beispiele an.
Inhaltsverzeichnis
Beispiel 1: Energiespeicherung nach dem Eiswürfel-Prinzip
Das israelische Unternehmen Nostrome Energy hat eine energiespeichernde Klimaanlage entwickelt, die nach einem recht einfachen Prinzip funktioniert: Sie speichert überschüssigen Strom, wenn die Nachfrage gering ist oder viel erneuerbare Energie zur Verfügung steht. Die Energie wird in Form von Eis gespeichert. Der Strom kühlt ein Gemisch aus Glykol und Wasser, das wiederum einzelne mit Wasser gefüllte Kapseln gefrieren lässt.
In jeder Anlage gibt es einige tausend von wassergefüllten Kapseln, die isoliert sind, um die Kälte zu speichern, bis sie benötigt wird. Während der nächtlichen Ladezeiten, wenn der Strombedarf gering ist, friert das System die Kapseln ein. Diese gespeicherte Energie wird dann während der Spitzenzeiten genutzt, um den Energieverbrauch aus dem Netz zu minimieren.
In einem Pilotprojekt wurde das System bereits im Beverly Hilton Hotel in Los Angeles installiert. Mit einer Energieerzeugung von 1,4 Megawattstunden kann es sowohl das Hotel als auch das benachbarte Waldorf Astoria mit Kälte versorgen. Insgesamt gibt es bei dieser Anlage rund 40.000 wassergefüllte Kapseln, was laut Hersteller etwa 18.100 Kilogramm Eis entspricht.
Beispiel 2: Trockenmittel-Kühlung
Neben dem IceBrick-System von Nostromo Energy gibt es weitere innovative Ansätze zur Energiespeicherung in Kälteanlagen. Ein weiteres interessantes Beispiel ist das Trockenmittel-Kühlsystem der Firma Blue Frontier. Dieses System verwendet spezielle Materialien, die Feuchtigkeit aus der Luft absorbieren können. Im Gegensatz zu herkömmlichen Kühlsystemen, die auf Dampfkompression basieren, verwendet Blue Frontier eine konzentrierte Salzlösung als Trockenmittel.
Das Trockenmittel absorbiert die Feuchtigkeit aus der Luft, wodurch diese trockener und kühler wird. Diese trockene Luft wird dann durch Verdunstung weiter abgekühlt, ähnlich wie Schweiß auf der Haut kühlt. Das System kann Energie speichern, indem es das Trockenmittel in Zeiten geringen Strombedarfs regeneriert. Dazu wird die Salzlösung erhitzt, um einen Teil des Wassers zu verdampfen und die Trockenmittelkapazität wiederherzustellen. Diese Prozesse können flexibel gestaltet werden, um sie an Zeiten anzupassen, in denen mehr erneuerbare Energie zur Verfügung steht oder der Strompreis niedrig ist.
Vorteile der Energiespeicher-Kühltechnologien
Die Verwendung von Klimaanlagen als Energiespeicher bietet zahlreiche Vorteile. Sie entlasten das Stromnetz, indem sie den Energieverbrauch während der Spitzenzeiten reduzieren. Dadurch verringert sich die Notwendigkeit, auf teure und oft umweltschädliche Reservekraftwerke zurückzugreifen. Zudem können die Gebäudeeigentümer ihre Energiekosten senken, da sie die gespeicherte Energie nutzen, wenn der Strom teuer ist.
Ein weiterer Vorteil ist die erhöhte Netzstabilität. Durch die Möglichkeit, Energie zu speichern und später gezielt zu nutzen, können diese Systeme helfen, die Auswirkungen von Stromausfällen zu minimieren. Wenn viele dieser Systeme miteinander vernetzt werden, könnten sie im großen Maßstab dazu beitragen, die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern und die Integration erneuerbarer Energien zu fördern.
Diese Herausforderungen warten
Ankit Kalanki ist Leiter des Programms für kohlenstofffreie Gebäude am Rocky Mountain Institute, einer gemeinnützigen Denkfabrik für Energie. Zu Technology Review, dem Magazin des MIT, sagte er, dass eine der größten Herausforderungen für Unternehmen, die an diesen neuen Technologien arbeiten, darin besteht, eine kosteneffiziente Methode zur Speicherung großer Energiemengen zu finden. Da Kühltechnologien wie Klimaanlagen bereits teuer sind, müssen künftige Lösungen zu Preisen angeboten werden, die auf dem Markt konkurrenzfähig sind. Dennoch sieht Kalanki ein enormes Potenzial für neue Technologien, um den weltweit wachsenden Kühlbedarf zu decken.
Ein bloßes Umdenken bei der Klimatisierung wird jedoch nicht ausreichen, um den stark steigenden Energiebedarf für Kühlung zu decken, der sich bis 2050 verdreifachen könnte. Um diesen Bedarf zu decken und gleichzeitig die Treibhausgasemissionen zu reduzieren, sind ein erheblicher Ausbau der Kapazitäten erneuerbarer Energien sowie großtechnische Batteriespeicher im Stromnetz erforderlich. Die Anpassungsfähigkeit von Klimaanlagen könnte jedoch die notwendigen Investitionen in ein kohlenstofffreies Energiesystem verringern.
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