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Thermochemische Fluide im Gewächshausanbau

Lösung 1

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Feuchteregulierung, Heizung und Kühlung in einem System durch einen einzigen Prozess

•Verwendung von thermochemischen Fluiden TCF (wässrige Lösung mit MgCl2 ) zur Luftentfeuchtung und Lufterwärmung in geschlossenen Gewächshäusern.
• Einblasen der konditionierten Luft direkt in die Bereiche der Pflanzen.
• Energieeinsparung durch die Reduzierung der Wärmeverluste an die Umgebung und durch die Rückgewinnung der latenten Wärme aus der feuchten Luft.
• Kombination mit Verdunstungskühlung für eine effektivere Kühlung während der warmen/heißen Perioden.

Beschreibung

Die Reduzierung des Energieverbrauchs und gleichzeitig die Erhöhung des Einsatzes von erneuerbaren Energien im Gewächshausanbau ist eines der Hauptziele von TheGreefa.

Die Gewächshaus-Gemüseproduktion in den mittel- und nordeuropäischen EU-Ländern ist durch einen sehr intensiven direkten Energieeinsatz gekennzeichnet und unterscheidet sich deutlich vom Produktionssystem in den südlichen EU-Ländern. In Mittel- und Nordeuropa ist der direkte Energieeinsatz vorherrschend und macht über 99% des gesamten Energieeinsatzes aus, der für Heizung, Lüftung und Luftzirkulation verwendet wird.

Technische Prinzipien
Die Reduzierung des Energiebedarfs für die Heizung wird bei TheGreefa durch die Umwälzung der Luft innerhalb des Gewächshauses erreicht, wodurch der Austausch mit der Außenluft vermieden wird. Gleichzeitig wird die latente Wärme der feuchten Luft wieder in fühlbare Wärme umgewandelt, die für den Heizbereich genutzt wird.

Im TheGreefa Gewächshaus ist es nicht notwendig, die Luftfeuchtigkeit durch Öffnen der Fenster zu regulieren: Das TCF entfernt die überschüssige Luftfeuchtigkeit, die durch die Transpiration der Pflanzen entsteht, die Wärmeenergieverluste können stark reduziert werden. Gleichzeitig wird der Wasserdampf der Luft (Luftfeuchtigkeit) während des Absorptionsprozesses kondensiert und gibt dabei Nutzwärme ab.

Neben dem Absorptionsprozess untersucht und testet TheGreefa verschiedene Luftverteilungssysteme mit der Möglichkeit, die Gewächshäuser nur um die Pflanzen herum mit behandelter Luft zu versorgen. Diese Lösung erlaubt es, Energie zu sparen, da es nicht mehr notwendig ist, die Luft des gesamten Gewächshauses zu behandeln, um die von den Pflanzen benötigten Bedingungen zu erreichen, sondern nur die Luft direkt um- und über den Pflanzen.

Während der warmen Sommertage wird die Feuchtigkeit immer noch durch den TCF im selben System entfernt. Die getrocknete Luft strömt dann anschließend über die Vegetation, wahlweise zusätzlich über eine feuchte Oberfläche und wird durch den Verdunstungseffekt wieder abgekühlt.

Hauptkomponenten
Absorber
Die Hauptkomponente der Klimaanlage ist ein Luftwäscher aus Kunststoff (Absorber), in dem die Luft und das TCF im Gegenstrom fließen. Der Absorber ist mit geschütteten Packungen gefüllt, die die Kontaktfläche und Kontaktzeit zwischen Luft und dem TCF erhöhen und so den Absorptionsprozess ermöglichen. Die Luftfeuchtigkeit wird durch die Einstellung der TCF-Konzentration geregelt, die Lufttemperatur durch die Einstellung der TCF-Temperatur.

Desorber
Der Desorber ist baugleich mit dem Absorber, dient aber zur Regeneration des TCF, z.B. zur Erhöhung der Salzlösungskonzentration im TCF. Das verdampfte Wasser, das den TCF verlässt, wird an die Atmosphäre abgegeben.

Saisonale Speicher
Der große Vorteil von TheGreefa sind die Speicher. Die erneuerbare Energie, die für die Regeneration der TCF verwendet wird, kann in Form des Konzentrats für lange Zeit gespeichert und über weite Strecken transportiert werden, ohne dass sich ihre Eigenschaften verschlechtern. Die Speicher müssen korrosionsbeständig sein, z.B. aus Kunststoff, ansonsten erfordern sie keine besondere Konstruktion.

Luftrückführung
Es wurden verschiedene Lösungen für die Luftrückführung getestet:
• Einblasen unter den Tischen, falls die Pflanzen auf Tischen wachsen (Ausführung 1),
• seitliches Einblasen mit Abdeckung über den Pflanzen (Ausführung 2),
• Einblasen innerhalb der Pflanzumgebung (Design 3).