Wärme- und Kältepumpe – Warm im Winter, kühl im Sommer

An der Fachhochschule Gelsenkirchen entsteht ein Energiesystem, dass solarbetrieben im Winter mit einer Erdwärmepumpe die Heizung entlastet und im Sommer zur Kältepumpe wird. Neues Denken macht aus bekannten Phänomenen neue Technik. Ein Sonnenkollektor und ein Wärmeübertragungsöl ersetzen einen Erdgasbrenner.

Am Anfang war das Licht. Und eine Wärmepumpe. Aber Licht ist auch Wärme. Und wo die Pumpe aus dem Erdreich Wärme fördert, hinterlässt sie Kälte. Woran der Käufer einer Wärmepumpe für die Warmwasserbereitung vielleicht nicht denkt, war für die Energieprofessoren Dr. Rainer Braun aus Haltern und Dr. Robert Heß aus Essen, beide vom Energie-Institut der Fachhochschule Gelsenkirchen, so normal und einleuchtend, dass sie sich vornahmen, den energetischen Umkehrschritt zu wagen: Aus der winterlichen Wärmepumpe sollte im Sommer eine Kältepumpe werden und das Erdgas zum Betrieb der Pumpe sollte durch die Kraft der Sonne ersetzt werden. Für die Professoren ein Beitrag zur Schonung fossiler und zur Förderung regenerativer Energieträger.

Aber energetisch schnell gedacht, heißt nicht, dass es ingenieurtechnisch auch schnell gemacht war. Vor allem der Ersatz der Gasflamme als Antrieb für die Pumpe hat den Forschern und ihren Entwicklungsmitarbeitern Martin Sukowski aus Gelsenkirchen und Annick Tamm aus Essen Tüftelarbeit beschert. Einen Monat haben sie allein dafür gebraucht, den Hersteller für ein Öl zu finden, das ungiftig und nicht-stinkend die Wirkung der Erdgasflamme als Wärmeträger ersetzen kann. Annick Tamm fand dabei gleichzeitig beruflichen Erfolg: Denn über die Nachbildung der Flamme mit einem Wärmeübertragungsöl schrieb sie an der Fachhochschule Gelsenkirchen ihre Diplomarbeit und erntete dafür nicht nur den Abschluss, sondern auch die Auszeichnung mit einem Studienpreis. Nachdem das Öl gefunden war, brauchte es noch den richtigen Sonnenkollektor, der so hohe Temperaturen liefert, dass das Öl auf die richtige Betriebstemperatur kommt. Die Gelsenkirchener Tüftler wählten einen speziellen Vakuum-Röhren-Sonnenkollektor. „Eigentlich war alles schon vorhanden“, erläutern die Professoren Braun und Heß, „erfinderisch war es, physikalisch bekannte Vorgänge anders als üblich zu durchdenken und mit vorhandenen Technik-Bausteinen zu einem neuen Energiesystem zu verknüpfen, sodass wir heute sagen dürfen, dass wir als erste eine solche Lösung gefunden haben.“ Der Vermarktung sind die Wissenschaftler als Vordenker neuer Technik im Moment jedoch noch um einige Zeit voraus, sodass der Verbraucher noch etwas warten muss, bis die Doppelpumpe in einigen Jahren als Umweltschutz-Energietechnik auf den Markt kommen kann. Doch dann wird das System nicht nur durch seine Umweltfreundlichkeit bestechen, sondern auch dadurch, dass für den Betreiber einer solchen Solar-Wärme-/Kältepumpe keine Energiekosten für den Betrieb mehr anfallen. Das könnte dann vielleicht sogar einen etwas höheren Anschaffungspreis wettmachen.

Ihre Ansprechpartner für weitere Informationen:
Prof. Dr. Rainer Braun
Energie-Institut der Fachhochschule Gelsenkirchen
Telefon (0209) 9596-300
Telefax (0209) 9596-298
E-Mail: rainer.braun@fh-gelsenkirchen.derainer.braun@fh-gelsenkirchen.de

Prof. Dr. Robert Heß
Energie-Institut der Fachhochschule Gelsenkirchen
Telefon (0209) 9596-320
Telefax (0209) 9596-323
E-Mail: robert.hess@fh-gelsenkirchen.de