Kälteerzeugung mit elektrischen Systemen

Als elektrische Systeme für die solare Kälteerzeugung stehen zwei Verfahren zur Verfügung: das Photovoltaik-Peltier-System und das Photovoltaik-Kompressionskältesystem. Auch wenn es mit beiden möglich ist, zu kühlen, sind doch andere Verfahren praktikabler, da die Photovoltaikkomponenten einen zu geringen Wirkungsgrad haben.

Photovoltaik-Peltier-System
Der französische Physiker Peltier entdeckte 1834 einen Effekt, nach dem das Peltierelement arbeitet. Peltier fand heraus, dass bei Stromdurchgang an der Kontaktstelle zweier verschiedener, einander sich berührender Metalle eine Temperaturabsenkung gegenüber der Umgebungsluft festzustellen war.

Ein Peltierelement besteht aus zwei Halbleiterschenkeln, von denen der eine n-, der andere p-leitend ist. Die beiden Schenkel sind an ihrer Stirnseite durch eine Kupferbrücke verbunden. Fließt durch dieses Peltier-Element ein Gleichstrom, so kühlt sich die eine Seite des Elementes ab und entnimmt infolgedessen von der Umgebung Wärmeenergie. Die von der kalten Elementseite aufgenommene Wärmeenergie wird an der warmen Seite wieder an die Umgebung abgegeben. Das Peltierelement „pumpt“ also Wärmeenergie von der kalten auf die warme Seite. Der Strom, den das Element braucht, wird beim Photovoltaik-Peltier-System von Photovoltaikelementen geliefert.

Photovoltaik-Kompressionskältesystem
Dieses System arbeitet mit einer herkömmlichen Kompressionskälteanlage, für die elektrische Energie von einer Photovoltaik-Anlage bereitgestellt wird.

Das Prinzip der Kompressions-Kälteenergieerzeugung kann wie folgt beschrieben werden: Das im Kältekreis der Kompressionskälteanlage befindliche Kältemittel wird im Verdampfer durch Wärmeentzug des zu kühlenden Mediums verdampft. Im Verdichter erfolgt eine Druck- und Temperaturerhöhung. Anschließend wird das Kältemittel im Kondensator unter Wärmeabgabe wieder verflüssigt. Durch eine Drossel wird das Kältemittel auf den Verdampfungsdruck entspannt.

Quelle: Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik, Stuttgart

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