Kälteerzeugung mit Zeolith-Adsorber Adsorptions-Kältemaschine senkt Stromkosten bei der Serverkühlung um bis zu 70%

Adsorptionsanlagen greifen auf eine bewährte Technik zurück. Die zugrunde liegende Sorptionstechnik wurde bereits 1878 bei der Weltausstellung in Paris der Öffentlichkeit vorgestellt. Damals gelang es erstmals, mit einer durch Sonnenwärme angetriebenen Absorptionsanlage einen Eisblock zu erzeugen. Ähnlich funktionieren auch heutige Klimageräte: Durch die Verdampfung eines Kältemittels entsteht Klima-Kälte.
Bei der Adsorptions-Kältemaschine von InvenSor handelt es sich um ein Aggregat, das für den Sorptionsprozess mit Zeolithen arbeitet. Als Antriebsenergie dient Wärme aus thermischen Solaranlagen oder Abwärme von BHKW-Anlagen. Reines Wasser kommt in dem Kälteprozess als Kältemittel zum Einsatz, was nicht nur die Umweltfreundlichkeit deutlich steigert, sondern auch den Wartungsaufwand minimiert.

100% Leistung bei 65°C Antriebstemperatur
2009 wurde das Berliner Unternehmen für diese innovative Kältetechnik mit dem Kältepreis des Bundesumweltministeriums und 2010 mit dem Intersolar Award ausgezeichnet. Das besondere des Zeolith-Adsorbers: Die Kältemaschine erreicht bereits bei einer Antriebstemperatur von 65°C annähernd 100% ihrer Leistung und eignet sich daher sowohl für den Betrieb mit BHKW-Anlagen als auch mit Solarkollektoren.
Egal, ob in Wohn- und Bürogebäuden, Verkaufsräumen, Hotels, Pflegeeinrichtungen, im Lebensmittelhandel oder in Sportstätten – überall dort, wo Bedarf an Kühlung oberhalb von ca. 8°C besteht, sei die umweltfreundliche Technologie einsetzbar.

Der Sorptionsreaktor der Kältemaschine auf Basis des Materials Zeolith ermöglicht bereits bei Antriebstemperaturen von 65°C annähernd 100% Kälteleistung, womit auch der Anwendungsbereich „Solare Kühlung“ erschlossen werden kann.

Während Absorptionskältemaschinen mit flüssigen Stoffen wie z.B. mit einem Ammoniak-Wasser-Gemisch arbeiten, kommen bei modernen Adsorptionsanlagen stattdessen hochporöse Feststoffe zum Einsatz. InvenSor setzt dabei anstatt des bisher üblichen Silicagels sogenannte Zeolithe ein. „Mit den auf niedrige Antriebstemperaturen und hohe Rückkühltemperaturen optimierten Maschinentypen“, so Invensor-Geschäftsführer Sören Paulußen, „gelingt es, sowohl Solarwärme als auch Abwärme von industriellen Prozessen sowie Fernwärme und Blockheizkraftwerken (BHKWs) zum Erzeugen von Klimakälte zu nutzen.“

Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung für den Serverraum
Eine clevere, weil bedarfsgerechte und effiziente Lösung für die Serverkühlung besteht aus dem Cooling & Power Pack (CPP) des Berliner Kältemaschinen-Herstellers.
Das CPP kann sowohl zur offenen Raumkühlung, als auch zur Doppelboden-Kühlung oder direkten Schrankkühlung eingesetzt werden. „Mit dem CPP liefern wir alles, was Unternehmen für ihren Serverraum benötigen: Strom, Kälte und Sicherheit“, so Paulußen. Das BHKW erzeugt den Strom für die Server und liefert gleichzeitig Wärme, die als Antriebsenergie für die Adsorptionskältemaschine verwendet wird. Durch die Kopplung des BHKWs mit der Kältemaschine steigt der Wirkungsgrad des BHKWs von 30 auf über 90%. Somit spare der Betreiber einer solchen Anlage gleich doppelt: Der gesamte erzeugte Strom des BHKWs wird 10 Jahre lang mit 5,11 Cent/kWh Zuschuss gefördert, für den selbst verbrauchten Strom entfallen die Kosten des Strombezugs sowie die Stromsteuer von 2,05 Cent /kWh. „Damit spart der Betreiber eines CPP bereits bei 50 kW Kälteleistung ca. 45.000 Euro an Stromkosten pro Jahr“, erklärt Paulußen. Die Anschaffung eines CPP habe sich so spätestens nach drei Jahren amortisiert.

Doppelte Ausfallsicherheit
Neben dem hohen Stromeinsparpotenzial gewährleistet das CPP eine doppelte Ausfallsicherheit bei der Stromversorgung des Serverraums:  Wenn die unabhängige Stromversorgung durch das BHKW ausfallen sollte, können die Server an das öffentliche Stromnetz gehen, bis der Ausfall behoben ist. Die Adsorptionskältemaschine kann währenddessen über einen Gasbrenner betrieben werden. Darüber hinaus empfiehlt das Unternehmen den Aufbau einer „n+1“-Redundanz, was durch die angebotenen kleinen Leistungseinheiten leicht möglich sei. Bei noch vorhandenen Klimaanlagen oder Kompressionskältemaschinen können diese zur Redundanz erhalten bleiben. Sie können bei Ausfall dann die Serverkühlung übernehmen. Für zusätzliche Sicherheit sorgt ein in jedem CPP enthaltenen und mit dem Internet verbundenen Selbstanalyse-System, auf das die InvenSor-Mitarbeiter jederzeit Zugriff haben. 
Über eine Online-Schnittstelle können auch kundenspezifische Wünsche und Anpassungen schnell vorgenommen werden, z.B. eine Änderung der Kaltwasser-Solltemperatur oder einer bestimmten Regelungsstrategie.

Mit „Green IT“ Kosten sparen
Green IT Technologie, wie sie das CPP im Bereich der Serverkühlung bietet, eröffnet Unternehmen hervorragende Möglichkeiten, durch rechtzeitige Investitionen in Energieeffizienz Kosten zu reduzieren. 
Das bestätigt auch eine aktuelle Studie des Berliner Instituts für Innovation und Nachhaltigkeit: Würden über etablierte Effizienztrends hinaus keine zusätzlichen Maßnahmen zur Senkung des Stromverbrauchs ergriffen, werde der Stromverbrauch deutscher Rechenzentren bis 2013 um 47% ansteigen. Die Stromkosten würden sich von 1,2 Mrd. Euro im Jahr 2008 auf 2,2 Mrd. im Jahr 2013 verdoppeln. Würden hingegen die besten verfügbaren Energieeffizienz-Lösungen bei rund 90% aller Rechenzentren angewendet, so könne der Stromverbrauch trotz eines Zuwachses an Datenverarbeitung bis dahin um 40% gesenkt werden. Trotz steigender Preise sei dadurch eine Reduzierung der Stromkosten auf 998 Mio. Euro möglich.

Bilder: InvenSor GmbH, Berlin

www.invensor.com

Adsorptions-Kältemaschinen von 5 bis 100 kW
Aktuell bietet die InvenSor GmbH zwei Arten von Adsorptions-Kältemaschinen an. Die Baureihe „LTC“ (low temperature cooling) ist auf hohe Leistung bei niedrigen Antriebstemperaturen ab ca. 50°C ausgerichtet. Bereits ab 65°C erreicht sie nahezu 100% ihrer Leistung. Speziell für hohe Außentemperaturen ist die Baureihe „HTC“ (high temperature cooling) konstruiert, die auch bei Außentemperaturen von über 35°C auf wartungsintensive Nasskühltürme verzichten kann. Die HTC-Anlage erreicht ihre Nennleis­tung bei Antriebstemperaturen oberhalb von ca. 80°C. Sie kann Kältetemperaturen von ca. 4°C erreichen und ist so auch für den Betrieb in Kühlräumen geeignet.
Ein Vorteil von Adsorptions-Technik besteht darin, dass sie im Gegensatz zu Absorptionsanlagen wenige bewegliche Teile, wie z.B. Pumpen, enthalten, womit der Wartungsaufwand minimiert wird. Die dicht verschweißte Edelstahl-Hülle kann wegen des einfachen Funktionsprinzips im Inneren des Sorptionsreaktors ohne Revisionsöffnungen ausgeführt werden.

Die innovativen Adsorptions-Kühlanlagen auf Basis von Zeolithe werden in einem Leistungsbereich von 5 bis 100 kW angeboten und eignen sich somit auch für Gebäude mit geringerem Kühlbedarf.