Ziel der Entwicklung
Im Rahmen des Projektes sollten die technischen Voraussetzungen dafür geschaffen werden, Kälteanlagen nicht mehr wie allgemein üblich nach den Kühlanforderungen, sondern nach der Energieverfügbarkeit betreiben zu können.
Dabei wurde ein spezielles Augenmerk auf die Applikation in Haushaltkühlgeräten gelegt, ohne Anwendungen in anderen stationären oder mobilen Kälteanlagen auszuschließen.
Um das Projektziel zu erreichen, mussten technische Umsetzungen zur Lösung folgender Fragestellungen gefunden werden:
- Wie kann einmal erzeugte „Kälte“ am besten gespeichert werden?
- Wie gelangt die gespeicherte „Kälte“ effizient und genau dosiert zum Kühlgut?
- Wie kann ich feststellen, wieviel „Kälte“ gerade in meinem Speicher enthalten ist?
- Wie gelangt das Speicherkühlgerät an Informationen über den aktuellen Stand der Energieversorgung und wie kann es nutzeroptimiert betrieben werden?
Die technischen Lösungen zu diesen Fragestellungen wurden im Rahmen des Projektes entwickelt und in einem Referenzgerät demonstriert.
Vorteile und Lösungen
Bei den neuartigen Kühlgeräten erfolgt die Kühlung des Kühlgutes mit „vorproduzierter Kälte“. Daher kann in einem weiten zeitlichen Rahmen der Zeitpunkt des Energieverbrauchs frei festgelegt werden. Dies bietet besonders in Energieversorgungsnetzen mit einem hohen Anteil flukturierender Quellen (Sonne, Wind) Vorteile. Steht viel Energie zur Verfügung, kann „Kälte“ vorproduziert und gespeichert werden. Ist Energie gerade knapp, bleibt die Kältemaschine aus. Damit entstehen für den Nutzer solcher Kühlgeräte finanzielle Vorteile, wenn er beispielsweise günstigen Nachtstrom nutzt oder den Eigenverbrauch einer PV-Anlage erhöhen kann. Durch die Einbindung von Speicherkühlgeräten in Informationsnetze (Smart Grid) besteht, beispielsweise für Versorgungsnetzbetreiber, die Möglichkeit, die Geräte je nach Zustand im Versorgungsnetz ein- oder auszuschalten, ohne die gekühlten Güter zu gefährden. Existieren solche steuerbaren Speichermöglichkeiten in signifikantem Ausmaß, wird das Stromnetz aufnahmefähiger für regenerative Energiequellen.
Die Speicherfähigkeit von „Kälte“ eröffnet darüber hinaus weiter Nutzungsmöglichkeiten: so können Kältemaschinen ausgeschaltet bleiben, wenn deren Gräusche als störend empfunden werden (z.B. nachts) oder die „Kälte“ kann unter energetisch günstigen Voraussetzungen (z.B. bei niedrigen Umgebungstemperaturen) effizient vorproduziert werden.
Zielgruppe und Zielmarkt
Die im Projekt entwickelten Komponenten wie Speicher, Ladezustandssensor, Kühlregler und Kommunikationseinheit sind gut skalierbar, sodass sie für den Einsatz in anderen Kälteanwendungen (z.B. Kühlzellen, Kühllager, ggf. auch Klimatisierungsanwendungen) adaptiert werden können.
Durch speicherfähige Kühlgeräte, die in ihrer Leistungsaufnahme deutlich größer sein können als das Haushaltkühlgerät, an dem die Komponenten demonstriert wurden, ließe sich die Nutzung signifikanter Elektroenergiemengen zeitlich flexibilisieren – immerhin finden gut 14 Prozent des Stromverbrauchs in Deutschland für die Kälteerzeugung Verwendung.