Thermochemische Fluide im Gewächshausanbau

Arbeitsprogramm
LC-FNR-06-2020 Dekarbonisierung der Landwirtschaft - Lösungen und Pfade für eine Landwirtschaft ohne fossile Energieträger

Oktober 20200
Startmonat

4,6 Mio. EUR
Kosten des Projekts

101000801
Projektnummer

12 Partner
Konsortium

44 Monate
Dauer des Projekts

4 Mio. EUR
EU-Förderung

Das dem Projekt zugrundeliegende Gesamtkonzept basiert auf einer innovativen Nutzung von Absorptionsverfahren in der Gewächshausklimatisierung (auch sorptive Klimatisierung genannt). Dieses Konzept wird erreicht durch die Nutzung der hygroskopischen Eigenschaften von flüssigen Salzlösungen, (thermochemische Trägerflüssigkeit, TCF) die die Fähigkeit hat, mehrere Funktionen wie Heizen, Kühlen und Ent-/Befeuchten in einem einzigen Absorptionsgerät zu vereinen. Eine hochkonzentrierte, wässrige Magnesiumchlorid Lösung (MgCl₂) hat sich mit guten Kosten-Nutzeneigenschaften für die Luftregulierung in den Gewächshäusern erwiesen (siehe H2020-Projekt H-Disnet, (GA 695780).

Wenn das TCF mit einer hohen Konzentration in Kontakt mit feuchter Luft, die durch die Transpiration der Pflanzen im Gewächshaus entsteht, absorbiert es einen Teil der Luftfeuchtigkeit auf und gibt die bei der Umwandlung von latenter Wärme in der Luftfeuchtigkeit in Form von fühlbarer Wärme ab. Die Aufnahme von 1000 Liter Wasserdampf als Wasser absorbiert im TCF gibt entsprechend der Phasenumwandlungsenergie 680 kWh Wärme ab (rechter Teil der Grafik unten). Die Aufnahme von Wasser verdünnt das TCF.

Wenn der TCF bis zu einem bestimmten Grad verdünnt ist, kann der Prozess nicht fortgesetzt werden und der TCF muss regeneriert werden. Das aufgenommene Wasser muss wieder ausgetrieben werden. Dazu muss die gleiche Energiemenge, die durch den Absorptionsprozess freigesetzt wurde wieder in das System eingebracht werden, also wiederum 680 kWh pro Tonne verdunstetes Wasser. Das Wasser wird in Form von Wasserdampf freigesetzt, der von trockener Luft (linker Teil der obigen Grafik). Wärmequellen mit Temperaturen im Bereich 20-60°C sind für den Regenerationsprozess ausreichend, die genaue Temperatur hängt von dem Phasengleichgewicht des Dampfdrucks zwischen TCF und Umgebungsluft ab.

Die Klimatisierung in Gewächshäusern ist für diese Art von Anwendungen geeignet weil die Pflanzen durch die Transpiration große Mengen an Feuchtigkeit durch die Transpiration abgeben, die normalerweise durch Lüftung abgeführt werden muss. Das TCF hat die Funktion, diesen Überschuss an Feuchtigkeit zu entfernen und gleichzeitig Nutzwärme zu produzieren. (Umwandlung von latenter Wärme in fühlbare Wärme).