Umweltbilanz von Kühlsystemen 27.06.2019, 12:02 Uhr

Kühlende Technik: Klimatisierung und Klimawandel verstärken sich gegenseitig

In den nächsten 30 Jahren wird sich die Zahl der Kühlaggregate weltweit fast verdreifachen, der Stromverbrauch mehr als verdoppeln. Neue Techniken und Hausmittel könnten den Energiebedarf senken.

Klimaanlagen stapeln sich an einer Hauswand

Foto: panthermedia.net/Marko Beric

Es ist ein Teufelskreis: Weil die Durchschnittstemperaturen wegen des Klimawandels ansteigen sind mehr Klimageräte nötig. Der Stromverbrauch nimmt zu, was wiederum den Klimawandel beschleunigt. Bis 2050 soll die Zahl der Kühlanlagen weltweit von heute 3,6 auf 9,5 Milliarden ansteigen, heißt es in einer Studie der University of Birmingham im Vereinigten Königreich. Der Stromverbrauch wird in diesem Sektor von knapp 4.000 auf 9.500 Terawattstunden ansteigen – eine Terawattstunde sind eine Million Kilowattstunden. Zum Vergleich: Deutschland verbrauchte im vergangenen Jahr insgesamt 527 Terawattstunden Strom. Auch wenn immer mehr Ökostrom erzeugt wird, werden die Kohlendioxidemissionen noch jahrelang steigen. In Deutschland sollen sie sich bis 2030 verdoppeln, sagt das Umweltbundesamt (UBA) in Dessau.

Entgegen dieser Entwicklung sind sich Bauwirtschaft, Umweltaktivisten und Politiker weitgehend einig, dass der Energieverbrauch im Gebäudesektor sinken muss. Dafür plant die Bundesregierung, Regelungen zur Gebäudeautomation und zu energieeffizienten Technologien in Gebäuden in einem neuen Gebäudeenergiegesetz (GEG) zu bündeln. Basis des Gesetzes bildet die europäische Richtlinie zur Gebäudeeffizienz.

Klimatisierung: Technik gegen Hitze

Die wohl einfachste Methode, Räume kühl zu halten, bzw. den Kühlungsbedarf zu reduzieren, sind außen liegende Rollläden. In südlichen Ländern ist das seit Jahrhunderten Standard. Vor allem an älteren Bürogebäuden, die wegen des hohen Glasanteils ohnehin einen hohen Bedarf an Klimakälte haben, fehlen sie oft. Alternativ könnten die Scheiben durch elektrochromes Glas ersetzt werden, das auf Knopfdruck Wärmestrahlen aussperrt, aber dennoch durchsichtig bleibt.

Adsorptionskältemaschine nutzt Wasser als Kältemittel

Auch mit Wärme lässt sich Kälte erzeugen, wie im Leibniz-Rechenzentrum der Bayerischen Akademie der Wissenschaften in Garching demonstriert wird. Hier wird die Abwärme der zahlreichen Server in eine Adsorptionskältemaschine geleitet, die Klimakälte für die Büros erzeugt. Weil die Temperatur der Abwärme relativ niedrig ist, musste es eine Spezialmaschine der Münchner Fahrenheit GmbH sein, die auf Zeolithbasis arbeitet.

Zeolithe sind natürlich vorkommende kristalline Alumosilikate, die extrem viele Poren haben. Sie bewirken, dass die innere Oberfläche hunderte Mal großer ist als die äußere. Maschinen dieser Art arbeiten mit dem umweltverträglichen Kältemittel Wasser. Zeolithe saugen Wasserdampf aus der Luft an. Dabei wird Kälte erzeugt. Ist das Material gesättigt, wird der Wasserdampf mit solarer Wärme wieder ausgetrieben, sodass der Zeolith erneut genutzt werden kann. Der Stromverbrauch ist äußerst niedrig. Da in vielen Fabriken auch im Sommer Abwärme entsteht, könnten auch dort Adsorptionskältemaschinen eingesetzt werden.

Superrechner SuperMUC-NG bei der Inbetriebnahme im Leibniz-Rechenzentrum

Der Höchstleistungsrechner SuperMUC-NG des Leibniz-Rechenzentums in Garching wird mit Adsorptions-Kälteaggregaten gekühlt. Sie wandeln die Abwärme in Kälte um.

Foto: Veronika Hohenegger, LRZ

Kühldecke ohne Kondensationsgefahr

Es geht auch mit der „Klimaleuchte“ des Rosenheimer Unternehmens Interpanel. Sie erfüllt gleich drei Aufgaben: Beleuchten, Schall dämmen sowie Kühlen oder Heizen. Der Kühl- und Heizbereich ist mit einem Kunststoff überzogen, der den direkten Kontakt der warmen und damit feuchten Zimmerluft mit dem Kühlmodul verhindert und als Puffer wirkt. Wasser kann nicht kondensieren und tropft damit auch im Extremfall nicht von der Decke. Die Kühlung, basierend auf kaltem Wasser, beruht auf dem Prinzip kalter Flächen, die weniger Wärme abstrahlen als sie aufnehmen.

Wie umweltschädlich sind private Klimageräte?

Besonders hart ins Gericht geht die Umweltschutzorganisation BUND mit mobilen Klimageräten in Privathaushalten. „Mit Strom betriebene Klimageräte (Standgeräte) gehören zu den ineffizientesten und unsinnigsten Stromfressern“, heißt es. Diejenigen, die solche Geräte nutzen, werden diese Ansicht wegen der derzeit besonders heißen Tage nicht teilen. Der Stromverbrauch kann allerdings schnell 600 Kilowattstunden pro Jahr erreichen, also rund 180 Euro kosten, es sei denn, der Strom kommt vom eigenen Dach, also aus Solarzellen. Bei dieser Konstellation trifft es sich gut, dass die Module besonders viel Strom erzeugen, wenn die Sonne kräftig scheint und viel Klimakälte benötigt wird. Kleiner Nachteil: Warme Solarmodule haben einen geringfügig niedrigeren Wirkungsgrad als kalte.

Hausmittel gegen Hitze: Kaltes Wasser tut es auch

Allerdings gibt es auch einfache Hausmittel, mit der Hitze fertig zu werden. Zugegeben, sie sind bei weitem nicht so effektiv, dafür aber wesentlich umweltschonender. Wenn die Temperaturen am Abend erträglich werden, kann man die warme Raumluft mit Hilfe eines Ventilators nach draußen befördern, sodass kühlere Luft nachströmt. Dazu wird ein Standventilator vor ein offenes Fenster gestellt. Er saugt die warme Luft praktisch an und befördert sie nach draußen. Das schafft auch die Dunstabzugshaube in der Küche – allerdings nur dann, wenn sie die Luft abführt und nicht einfach zirkulieren lässt.

Wer lediglich einen kühlen Kopf behalte möchte, kann es mit einer Schüssel voll mit kaltem Wasser versuchen, das aus der Leitung kommt. Die Luft, die ein kleiner Ventilator darüber hinwegbläst, kühlt sich so um ein paar Grad ab. Wenn man Eiswürfel hineinwirft, ist der Effekt größer. Doch die Herstellung der Eiswürfel benötigt wieder Energie, lässt den Stromverbrauch also ansteigen.

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