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Feb 11, 2024

Der nächste Akt der Kühltechnik könnte noch wichtiger sein als die heutigen Wärmepumpen

29. Juli 2023 Michelle Ma, Bloomberg News (Bloomberg) – Der Juli dürfte der heißeste Monat aller Zeiten werden, und über die Hälfte der USA hat diese Woche Warnungen und Warnungen vor übermäßiger Hitze erhalten. Und mit

29. Juli 2023

Michelle Ma, Bloomberg News

(Bloomberg) – Der Juli dürfte der heißeste Monat seit Beginn der Aufzeichnungen werden, und für über die Hälfte der USA gab es diese Woche Warnungen und Warnungen vor übermäßiger Hitze.

Und da die Klimakrise die Lage in den kommenden Jahren noch weiter verschärfen wird, ist die Notwendigkeit, die Menschen kühl zu halten, noch nie so dringend wie heute, vor allem, weil dabei keine weiteren Treibhausgase ausgestoßen werden. Wärmepumpen haben viel Aufmerksamkeit erregt, aber eine Reihe aufstrebender Klimatechnologie-Startups entwickeln die nächste Technologiewelle, die uns kühl hält, ohne den Planeten zu verbrennen oder das Stromnetz zu überlasten. Es handelt sich um eine dreifache Herausforderung, und Branchenexperten sind sich einig, dass sie nicht mit einer Einheitslösung gelöst werden kann.

Klimaanlagen verbrauchen etwa 6 % der Stromversorgung in den USA, und die für den Betrieb von Klimaanlagen erforderlichen Kältemittel haben ein Treibhauspotenzial, das 2.000-mal so stark ist wie Kohlendioxid. Als Lösung werden Wärmepumpen angepriesen, die eine effizientere, kohlenstoffärmere Kühlung ermöglichen und dank sinkender Kosten und Steuergutschriften im Inflation Reduction Act an Bedeutung gewinnen. Doch die aktuellen Versionen auf dem Markt reichen allein nicht aus, um das Netz stabil, die Emissionen niedrig und die Menschen kühl zu halten. Startups entwickeln bereits die nächste Generation der Kühltechnologie, die dabei helfen kann, die Lücken zu schließen.

Eine wichtige Methode, mit der fortschrittliche Kühlsysteme versuchen, eine Verbesserung gegenüber heutigen Wärmepumpen und Klimaanlagen anzubieten, besteht darin, mit Möglichkeiten zu experimentieren, den Kühlbedarf von Häusern besser an den Strombedarf anzupassen. Angesichts eines zunehmend instabilen und angespannten Netzes gewinnt dies an Bedeutung.

Carmichael Roberts, Geschäftsleiter des Investitionsausschusses von Breakthrough Energy Ventures (BEV), verwies auf das von BEV unterstützte Blue Frontier als Beispiel für ein Startup, das daran arbeitet.

Herkömmliche Klimaanlagen übertragen die Wärme von innen nach außen über einen Verdampfer, der das Haus kühlt, und einen Kondensator, der die gesammelte Wärme nach außen abgibt. Ein Kompressor bewegt Kältemittel, eine Flüssigkeit, die die Wärme überträgt, zwischen Verdampfer und Kondensator. Das in Florida ansässige Startup entwickelt ein intelligentes Kühl- und Energiespeichersystem, das neben anderen Funktionen das Kältemittel durch eine Salzlösung oder ein flüssiges Trockenmittel ersetzt. Dieses flüssige Trockenmittel wird in einem Energiespeichertank aufbewahrt, der derzeit für etwa vier Stunden Kühlung ausgelegt ist, sodass die auf dem Dach montierte Einheit auch bei einem Stromausfall weiterlaufen kann.

„Der Energieversorger kann Ihren Stromverbrauch so steuern, dass er für ihn am besten ist, und der Gebäudenutzer steuert den Thermostat, und sie müssen nicht aufeinander abgestimmt sein“, sagte CEO und Mitbegründer Daniel Betts.

Die Vermischung von Feuchtigkeit und Hitze – ein Problem für viele Orte in der östlichen Hälfte des Landes – erhöht die Herausforderung, kühl zu bleiben. Mit steigenden Lufttemperaturen nimmt auch die Wassermenge zu, die die Luft aufnehmen kann, wodurch es für den Körper schwieriger wird, sich abzukühlen.

Herkömmliche Klimaanlagen seien bei der Feuchtigkeitskontrolle ineffizient, sagte Betts. Die Flüssigtrockenmitteltechnologie von Blue Frontier kann seinen Einheiten nicht nur dabei helfen, Energie zu speichern. Es entzieht der Luft außerdem direkt Feuchtigkeit, wodurch Räume effizienter gekühlt und der Energieverbrauch laut Labordaten und Feldversuchen um 50 bis 90 % gesenkt werden, sagte er.

Das Unternehmen befindet sich derzeit in Feldversuchen und geht davon aus, im Jahr 2025 mit dem Verkauf von Einheiten zu beginnen, wobei es zunächst auf Gewerbegebäude abzielt, sagte Betts.

MIMiC Systems, ein weiteres fortschrittliches HVAC-Startup, hat ein Festkörper-Heiz- und Kühlsystem entwickelt, das festes Material zur Übertragung von Wärmeenergie nutzt und dabei keine beweglichen Teile wie die Kompressoren herkömmlicher Klimaanlagen benötigt. Der Aufbau ist vollständig modular aufgebaut, was bedeutet, dass er besser auf die unterschiedlichen Temperaturbedürfnisse von Personen in einem Raum reagieren kann. Laut CEO und Mitbegründer Berardo Matalucci wird dadurch auch der Bedarf an Kältemitteln vollständig gesenkt.

Flexibilität ist ein weiterer Teil des Energieeffizienz-Puzzles. Die meisten amerikanischen Haushalte verfügen über kanalisierte zentrale Klimaanlagen, die das Haus gleichmäßig im gesamten Raum heizen und kühlen, unabhängig davon, wo sich Menschen aufhalten und wie unterschiedlich die Raumtemperaturen sind.

Ein anderes Startup, Flair, verkauft eine intelligente Lüftung, die Luft von einem Teil des Hauses in einen anderen umleiten kann, wodurch effektiv Energieverschwendung und die Überkühlung eines Raums vermieden werden, um einen anderen auf eine erträgliche Temperatur zu bringen. Laut CEO und Mitbegründer Daniel Myers haben Kunden dem Unternehmen mitgeteilt, dass sie durch die Installation des Systems bis zu 30 % ihrer Stromrechnungen eingespart haben. Die Geräte des Unternehmens sind in 30.000 Haushalten installiert.

Für Häuser mit kanallosen Mini-Split-Systemen, die den Großteil der HVAC-Systeme außerhalb der USA ausmachen, verkauft Flair einen intelligenten Thermostat, mit dem Kunden die Temperatur von überall über eine App steuern können. Dies könnte es ermöglichen, diese intelligenten, thermostatisch angeschlossenen HVAC-Geräte in das Netz zu integrieren und an Lastflexibilitätsprogrammen teilzunehmen, sagte Myers.

Myers nannte vollvariable HVAC-Systeme den „Nordstern“ des Unternehmens, sowohl hinsichtlich der Bereitstellung von Komfort als auch hinsichtlich der Reaktionsfähigkeit auf die Anforderungen des Netzes. Sie könnten an Bedeutung gewinnen, da das Stromnetz unter immer heißeren Bedingungen belastet wird.

„Letztendlich kann eine durchschnittliche Wärmepumpe in Spitzenlastzeiten deutlich weniger Strom verbrauchen als eine zentrale Klimaanlage“, sagte Amy Duffuor, General Partnerin von Azolla Ventures. „Intelligente Wärmepumpen sind eine wirklich gute Möglichkeit, darüber nachzudenken, die Widerstandsfähigkeit des Stromnetzes zu erhöhen.“

Das von Azolla unterstützte Fensterwärmepumpen-Startup Gradient gehört zu den Unternehmen, die dies versuchen. Seine Einheiten sind mit dem Internet verbunden, sodass sie an einem Demand-Response-Programm teilnehmen können. Diese freiwilligen Energiesparprogramme werden bereits in Staaten wie Kalifornien und Texas eingesetzt. In kritischen Zeiten, in denen extreme Hitze den Energiebedarf in die Höhe treiben könnte, tragen diese Programme dazu bei, die Belastung des Netzes zu verringern.

Alle Wärmepumpensysteme sollten in der Lage sein, miteinander und mit anderen Haushaltsgeräten zu kommunizieren und zu verstehen, wann Spitzenbedarfsniveaus auftreten, damit sie Häuser in Zeiten überschüssiger Solarenergie vorkühlen und Spitzen glätten können, sagte Vincent Romanin, CEO von Gradient.

„Gebäude haben keine Gefühle, aber Menschen schon“, fügte er hinzu, und bei intelligentem HVAC-Design muss auch der Komfort im Vordergrund stehen. Um Menschen bei extremer Hitze kühl zu halten, gehe es nicht nur darum, die Lufttemperatur zu senken, sondern alle Aspekte des menschlichen Wohlbefindens zu berücksichtigen, darunter Strahlungstemperatur, Luftbewegung und Luftfeuchtigkeit, sagte er.

Auch wenn die Hitze dieses Sommers intensiv ist, wird der Klimawandel in den kommenden Jahrzehnten zu noch mehr Extremen führen. Heutige Wärmepumpen könnten einige Herausforderungen lösen, um im Klima von morgen kühl zu bleiben, aber die nächste Generation von Technologien wird benötigt, um Komfort zu gewährleisten und die Klimakrise nicht zu verschlimmern.

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