Kälte wird in Afrika künftig auch aus Sonne gemacht – mit solar betriebenen Kältemaschinen. Die letzten fünf Jahre über haben Firmen und Forschungsinstitute in Europa rund 100 solare Kältemaschinen, meist Pilot-Anlagen, installiert. Jetzt wagen sie den Schritt über das Mittelmeer.
Der Fresnel-Kollektor sorgt für angenehme Temperaturen in Räumen. Grafik: Handelsblatt
FREIBURG. Zwischen Casablanca und den Pyramiden von Gizeh brummen Hunderttausende elektrisch betriebener Klima- und Gefrieranlagen. Die nötige Kühlung verschaffen sich die Menschen im sonnenbestrahlten Nordafrika noch fast ausschließlich mit Strom aus Gas und Erdöl – doch das soll sich ändern: Den Treibhauseffekt vor Augen, drängen jetzt die Regierungen der nordafrikanischen Maghreb-Staaten von Marokko bis Ägypten auf eine Abkehr von den fossilen Energieträgern.
Das neue Bekenntnis zu regenerativen Energien heißt für die Kühlanlagenbranche im Klartext: Kälte wird in Afrika künftig auch aus Sonne gemacht – mit solar betriebenen Kältemaschinen. Die Idee ist schon mindestens vierzig Jahre alt. Doch erst jetzt ist die Anlagentechnik so weit gereift, dass an einen kommerziellen Betrieb zu denken ist. Die letzten fünf Jahre über haben Firmen und Forschungsinstitute in Europa rund 100 solare Kältemaschinen, meist Pilot-Anlagen, installiert. Jetzt wagen sie den Schritt über das Mittelmeer.
Auch Andreas Häberle will in den nordafrikanischen Markt vorstoßen – mit einer Lösung für das industrielle Gefrieren. Seine Firma PSE in Freiburg hat mit Unterstützung der Deutschen Bundesstiftung Umwelt einen Hochtemperatur-Sonnenkollektor entwickelt, der die Flüssigkeit in seinem Inneren bis auf 200 Grad Celsius aufheizt. So paradox es klingt: Um im Gefrierschrank Minusgrade zu erreichen, braucht man besonders hohe Temperaturen.
Wichtigstes Teil des so genannten Fresnel-Kollektors ist das Reflektorfeld, das sich aus vielen kleinen Spiegeln zusammensetzt. Sie werden individuell gekippt, so dass sie das Licht in der Summe wie ein großer Parabolspiegel auf einen Brennpunkt leiten. Dort befindet sich ein Stahlrohr mit der Heizflüssigkeit. „Der Fresnel-Kollektor braucht weniger Platz als eine Parabolanlage und ist weit weniger windanfällig“, sagt Häberle. Zudem entfällt die aufwendige Mechanik, mit der man ansonsten die ganze Parabolkonstruktion der wandernden Sonne nachführt. Es reicht, die kleinen Spiegel auszurichten. Der Kollektor sei billig und robust, sagt Häberle – und damit geeignet für den Alltag in der nordafrikanischen Provinz, wo es an geschulten Wartungstechnikern mangelt. Der Freiburger Fresnel-Kollektor wird derzeit bei einem tunesischen Weinbaubetrieb installiert und soll eine konventionelle Kältemaschine ersetzen.
Die Anlage ist Teil des EU-Projekts Medisco – unter italienischer Führung wird die Hochtemperatur-Technik bei Hitze und Staub getestet. Auch der Bedarf für solar betriebene Kühlanlagen in der Landwirtschaft des Mittelmeerraums wird ausgelotet. Eine zweite Solar-Anlage soll eine Molkerei in Marokko versorgen. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg kümmert sich um die Konzeption und die Simulation der Anlagen.
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Die eigentliche Kältemaschine funktioniert anders als ein elektrisch betriebener Kühlschrank. Der verflüssigt erst ein Kältemittel mit einem Kompressor, um es dann zu verdampfen. Dabei wird der Umgebung, dem Kühlschrank, Wärme entzogen. Die Freiburger aber kombinieren den Fresnel-Kollektor mit einer Absorptionskältemaschine. Hier wird das Kältemittel Ammoniak nicht durch einen Kompressor verdichtet, sondern chemisch an Wasser gebunden. Die Sonnenwärme trennt das Ammoniak vom Wasser wieder, so dass es verdampfen und der Umgebung Wärme entziehen kann. Es gilt also: Je heißer der Kollektor, desto kälter der Eisschrank.
Bei hohen Außentemperaturen lässt sich Klimaanlagenkühle nur mit einer sehr hohen Kollektor-Temperatur erzeugen. Im mitteleuropäischen Klima reichen hingegen schon gewöhnliche Sonnenkollektoren mit etwa 90 Grad Betriebstemperatur aus. Tomas Núñez, Solar-Experte und Medisco-Partner am ISE, geht deshalb davon aus, dass sich in den Maghreb-Staaten zusätzlich zu den gewöhnlichen solaren Kälteanlagen Systeme mit Hochtemperatur-Kollektoren für die Klimatisierung von Gebäuden, Hotels und Büros durchsetzen werden.
Noch existiert kein wirklicher Markt für solare Kühle in Nordafrika – nicht zuletzt, weil Gas und Öl lange massiv subventioniert wurden. Solarenergie ist so gegenwärtig doppelt so teuer wie fossile. Weil aber die Maghreb-Regierungen seit zwei Jahren Projekte für regenerative Energien fördern, geht Häberle von einem „riesigen Potenzial für solare Kälte“ aus – insbesondere für Hochtemperatur-Kollektoren.
Die Fresnel-Schüsseln aus Freiburg sind wie geschaffen für die klare, trockene Luft Nordafrikas: Schließlich können sie nur direkte Sonnenstrahlung nutzen. Wird das Licht zuvor etwa durch Wasserdampf gestreut, bleibt die diffuse Strahlung wirkungslos. Hier bietet Nordafrika ideale Bedingungen, denn das Licht wird kaum gestreut. Der Anteil der direkten Strahlung in Nordafrika ist nach Häberles Angaben etwa drei mal so hoch wie in Freiburg und immerhin um etwa ein Drittel höher als in Spanien. Auch wenn die deutsche Gesellschaft für technische Zusammenarbeit gerade noch daran arbeitet, den konkreten Bedarf zu ermitteln: Häberle weiß es nur zu gut: Sein Fresnel-Kollektor gehört eigentlich nach Afrika.
