 Supermärkte – energetisch optimiert
Kalte Luft strömt aus den langen Regalreihen mit Wurst, Milchprodukten und Fisch. Zahlreiche Lampen erhellen den Raum, in den kaum Tageslicht fällt. Supermärkte verbrauchen bis zu zehnmal mehr Energie als ein normaler Haushalt. Forscherinnen und Forscher am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg haben nun Alternativen geschaffen. Mit einem neuen Konzept können Marktbetreiber etwa 25 Prozent Energie einsparen.
Ein Schwerpunkt des Konzepts liegt in der Kühlung – denn die hat mit etwa 40 bis 50 Prozent den größten Anteil an der Stromrechnung. Die Tiefkühlsysteme müssen Pizzen, Kuchen, Fisch und Co. verlässlich auf minus 25 Grad Celsius herunterkühlen, sonst verderben die Waren. Wurst und Käse dürfen bei maximal vier Grad Celsius gelagert werden. Üblicherweise werden dafür „steckerfertige“ Tiefkühltruhen verwendet. Sie erzeugen die Kälte selbst und pusten die dabei entstehende Wärme direkt in den Verkaufsraum – ein praktischer, aber wenig effizienter Weg.
Die Forscherinnen und Forscher vom ISE haben nun zusammen mit Bauherrn und Planungsteam ein zentrales Kälteverbundsystem ausgearbeitet: Alle Kühlstellen „hängen“ an einem zentralen Kälteverbund. Die Wärme wird nicht in den Raum abgeführt, sondern über eine dreistufige Rückkühlung abgeleitet: Im Winter gewinnt das System die Wärme über einen Wärmetauscher zurück und heizt damit den Verkaufsraum. Die Restwärme führt es über einen Gaskühler und ein Erdsondenfeld in die Umgebung ab. Dabei fließt das erwärmte Wasser über Sonden in die Erde, gibt die Wärme dort ab und wird kühl wieder zurückgeleitet.
Das Ergebnis: Die Gefriertruhen und Kühlregale brauchen nur halb so viel Strom wie vergleichbare Einzelgeräte. Da zum Heizen die Wärme verwendet wird, die als „Abfallprodukt“ der Kühlanlagen entsteht, sind Gas- und Ölkessel überflüssig. Das Heizsystem hat auch Auswirkungen auf die Lüftungsanlage: Sie wird nun nicht mehr als „Heizung“ gebraucht, sondern bringt ausschließlich frische Luft in den Raum, und ist daher um ein Drittel kleiner.
Ebenfalls optimiert haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Auswahl des Kältemittels, das die Wärme aufnimmt und sie aus den gekühlten Bereichen heraustransportiert. Allerdings entweichen aus jeder Anlage jährlich zwischen 5 und 15 Prozent des Kühlmittels. Übliche Kältemittel haben ein hohes Treibhauspotenzial, sie heizen also die Atmosphäre auf. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler setzen daher auf Kohlendioxid, dessen Treibhauspotenzial um das 3.000 bis 4.000fache niedriger ist als das herkömmlicher Kältemittel.
Bisher wird Kohlenstoffdioxid nur selten zum Kühlen eingesetzt, da die Anlage höhere Drücke aushalten muss. Zudem büßt das System an heißen Sommertagen an Effizienz ein. Um diese Verluste bei hohen Außenlufttemperaturen abzufedern, haben die Expertinnen und Experten gemeinsam mit ihren Kollegen von der Firma Hafner-Muschler eine dritte „Kühlungsstufe“ eingebaut: Brennt die Sonne vom Himmel, wird das Kältemittel über einen Erdsondenkreislauf unterkühlt.
Für den zweiten großen Anteil der Stromrechnung ist die Beleuchtung verantwortlich. Die Wissenschaftler nutzen daher vor allem Tageslicht, um die großen Verkaufsräume zu erhellen. Das Licht fällt durch dreifach-verglaste Dachkuppeln. Zwischen den einzelnen Glasscheiben befindet sich ein Mikroraster, das die direkte Sonnenstrahlung reflektiert und nur indirektes Licht hindurchlässt. Das künstliche Licht, also die zugeschalteten Lampen, werden je nach Tageslicht geregelt.
„Einige Teile unseres Konzeptes wurden von Aldi Süd bei Neubauten bereits übernommen, im ersten Betriebsjahr konnten so bereits 20 Prozent Energie eingespart werden“, freut sich Réhault. „Mit neuen Regelstrategien haben wir diese Konzeptteile nun so optimiert, dass wir im zweiten Betriebsjahr 25 Prozent Energie gegenüber einer Standardfiliale einsparen. Das liegt schon bereits sehr nah an unserem Ziel von 30 Prozent“.
Quelle: Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE
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