During the last 10 years solar cooling systems attracted more and more interest not only in the research area but also on a private and commercial level. Several demonstration plants have been installed in different European countries and first companies started to commercialise also small scale absorption cooling machines. However, not all of the installed systems operate efficiently and some are, from the primary energy point of view, even worse than conventional systems with a compression chiller. The main reason for this is a poor system design combined with suboptimal control. Often several non optimised components, each separately controlled, are put together to form a ‘cooling system’. To overcome these drawbacks several attempts are made within IEA task 38 (International Energy Agency Solar Heating and Cooling Programme) to improve the system design through optimised design guidelines which are supported by simulation based design tools. Furthermore, guidelines for an optimised control of different systems are developed. In parallel several companies like the SolarNext AG in Rimsting, Germany started the development of solar cooling kits with optimised components and optimised system controllers. To support this process the following contributions are made within the present work: - For the design and dimensioning of solar driven absorption cooling systems a detailed and structured simulation based analysis highlights the main influencing factors on the required solar system size to reach a defined solar fraction on the overall heating energy demand of the chiller. These results offer useful guidelines for an energy and cost efficient system design. - Detailed system simulations of an installed solar cooling system focus on the influence of the system configuration, control strategy and system component control on the overall primary energy efficiency. From the results found a detailed set of clear recommendations for highly energy efficient system configurations and control of solar driven absorption cooling systems is provided. - For optimised control of open desiccant evaporative cooling systems (DEC) an innovative model based system controller is developed and presented. This controller consists of an electricity optimised sequence controller which is assisted by a primary energy optimisation tool. The optimisation tool is based on simplified simulation models and is intended to be operated as an online tool which evaluates continuously the optimum operation mode of the DEC system to ensure high primary energy efficiency of the system. Tests of the controller in the simulation environment showed that compared to a system with energy optimised standard control the innovative model based system controller can further improve the primary energy efficiency by 19 %.

Die Arbeit bietet einen praxisbezogenen Überblick über den rationellen Einsatz von thermischen Kälteanlagen. Dabei wird von der Stoffdatenanlayse, bei der eine unfassende Analyse und Kritik und eine Korrektur der Ansätze durchgeführt wird, der darauf aufbauenden rechentechnischen Simulation der wichtigsten Maschinen über eine Optimierung der Kaltwasserspeicherung durch einen neuartigen Speicherbehälter bis zur Darlegung einer effizienten Einbindung in eine Systemschaltung und der energetischen Bewertung die gesamte Bandbreite der thermisch betriebenen Kälteerzeugung abgedeckt. In diesem umfassenden Ansatz stellt die Arbeit ein Novum dar. Insbesondere im Bereich der Kaltwasserspeicherung wird eine konstruktiv neue Lösung vorgeschlagen, die einen wirtschaftlichen Einsatz der Anlagen gerade im innerstädtischen Bereich, der ein hohes Entwicklungspotenzial besitzt, verbessert oder überhaupt erst ermöglicht. In Verbindung mit den Erkenntnissen zur Anlagensimulation und Einsatzoptimierung trägt die Arbeit zu einem verstärkten Einsatz von thermischen Kälteanlagen und damit zur Erschließung energetischer Einsparpotenziale bei. Des Weiteren wurde die Effizienz zweier momentan nicht genutzter Technologien dargestellt und eine Umsetzung empfohlen. Die Ergebnisse lassen sich auf mehrere Arten kommerziell nutzen. Einerseits wird die Erstellung von effizienten Simulationstools für verschiedene thermisch betriebene Kälteanlagen und Wärmepumpen ermöglicht, andererseits die Umsetzung einer neuen effizienten Speicherlösung beschrieben und die Rahmenbedingungen des Einsatzes innovativer Technologien dargelegt (Resorptions- und Absorptionsanlage mit mechanischer Kompression) und eine sinnvolle Nutzung im energiepolitischen Rahmen der Bundesrepublik anhand von Bewertungsalgorithmen ermöglicht. Gerade im Hinblick auf den von der Bundesregierung angestrebten Ausbau der Fernwärmenutzung in Deutschland lassen sich durch die Nutzung von KWK-Wärme im Sommer neue wirtschaftliche Potenziale erschließen. Durch die kritische Analyse der thermodynamischen Grundlagen der Mischung der Stoffe Lithiumbromid und Wasser erstellt die Arbeit die Basis für eine wissenschaftlich korrekte Berechnung von Simulationswerkzeugen und konstruktive Umsetzungen von thermischen Kälteanlagen / Wärmepumpen und ermöglicht sowohl Planern und Wissenschaftlern als auch Studenten oder interessierten Laien einen umfassenden Blick auf die Technologien und ihre energiepolitisch sinnvollen Einsatzchancen. / The thesis contains a practical overview of the rational use of thermal chillers. Based on an extensive analysis of the data on chemical media, a computer simulation of the most important absorption chillers / heat pumps was realised. Furthermore an optimisation of the cold water storage by a novel storage tank construction and explanations of the efficient integration of absorption chillers into an integrated network are given. Especially the novel horizontal cold water storage advances the general conditions of the application of absorption chillers in municipal areas. Also the efficiencies of two currently neglected technologies are shown.

Die Arbeit bietet einen praxisbezogenen Überblick über den rationellen Einsatz von thermischen Kälteanlagen. Dabei wird von der Stoffdatenanlayse, bei der eine unfassende Analyse und Kritik und eine Korrektur der Ansätze durchgeführt wird, der darauf aufbauenden rechentechnischen Simulation der wichtigsten Maschinen über eine Optimierung der Kaltwasserspeicherung durch einen neuartigen Speicherbehälter bis zur Darlegung einer effizienten Einbindung in eine Systemschaltung und der energetischen Bewertung die gesamte Bandbreite der thermisch betriebenen Kälteerzeugung abgedeckt. In diesem umfassenden Ansatz stellt die Arbeit ein Novum dar. Insbesondere im Bereich der Kaltwasserspeicherung wird eine konstruktiv neue Lösung vorgeschlagen, die einen wirtschaftlichen Einsatz der Anlagen gerade im innerstädtischen Bereich, der ein hohes Entwicklungspotenzial besitzt, verbessert oder überhaupt erst ermöglicht. In Verbindung mit den Erkenntnissen zur Anlagensimulation und Einsatzoptimierung trägt die Arbeit zu einem verstärkten Einsatz von thermischen Kälteanlagen und damit zur Erschließung energetischer Einsparpotenziale bei. Des Weiteren wurde die Effizienz zweier momentan nicht genutzter Technologien dargestellt und eine Umsetzung empfohlen. Die Ergebnisse lassen sich auf mehrere Arten kommerziell nutzen. Einerseits wird die Erstellung von effizienten Simulationstools für verschiedene thermisch betriebene Kälteanlagen und Wärmepumpen ermöglicht, andererseits die Umsetzung einer neuen effizienten Speicherlösung beschrieben und die Rahmenbedingungen des Einsatzes innovativer Technologien dargelegt (Resorptions- und Absorptionsanlage mit mechanischer Kompression) und eine sinnvolle Nutzung im energiepolitischen Rahmen der Bundesrepublik anhand von Bewertungsalgorithmen ermöglicht. Gerade im Hinblick auf den von der Bundesregierung angestrebten Ausbau der Fernwärmenutzung in Deutschland lassen sich durch die Nutzung von KWK-Wärme im Sommer neue wirtschaftliche Potenziale erschließen. Durch die kritische Analyse der thermodynamischen Grundlagen der Mischung der Stoffe Lithiumbromid und Wasser erstellt die Arbeit die Basis für eine wissenschaftlich korrekte Berechnung von Simulationswerkzeugen und konstruktive Umsetzungen von thermischen Kälteanlagen / Wärmepumpen und ermöglicht sowohl Planern und Wissenschaftlern als auch Studenten oder interessierten Laien einen umfassenden Blick auf die Technologien und ihre energiepolitisch sinnvollen Einsatzchancen. / The thesis contains a practical overview of the rational use of thermal chillers. Based on an extensive analysis of the data on chemical media, a computer simulation of the most important absorption chillers / heat pumps was realised. Furthermore an optimisation of the cold water storage by a novel storage tank construction and explanations of the efficient integration of absorption chillers into an integrated network are given. Especially the novel horizontal cold water storage advances the general conditions of the application of absorption chillers in municipal areas. Also the efficiencies of two currently neglected technologies are shown.

Increasingly intensive efforts are being made to enhance energy systems via augmented introduction of renewable energy along with improved energy efficiency. Resource constraints and sustained high fossil fuel prices have created a new phenomenon in the world market. Enhanced energy security and renewable energy development are currently high on public agenda worldwide for achieving a high standard of welfare for future generations. Biomass and municipal solid waste (MSW) have widely been accepted as important locally-available renewable energy sources offering low carbon dioxide (CO2) emissions. Concerning solid waste management, it has become a critical issue in Southeast Asia since the most popular form for waste disposal still employs open dumping and landfilling. While the need for a complete sustainable energy solution is apparent, solid waste management is also an essential objective, so it makes sense to explore ways in which the two can be joined. Electricity production in combination with energy recovery from flue gases in thermal treatment plants is an integral part of MSW management for many industrialized nations. In Sweden, MSW is considered as an important fuel resource for partially meeting EU environmental targets within cogeneration. However it is normally difficult to justify traditional cogeneration in tropical locations since there is little need for the heat produced. Similarly, MSW-fired cogeneration usually operates with low capacity during non-heating season in Sweden. Therefore, it is very important to find new alternatives for energy applications from waste, such as the implementation of thermally driven cooling processes via absorption cooling in addition to electricity production. The work presented herein concentrates first on an investigation of electricity generation from MSW power plants and various energy applications from waste in tropical urban areas. The potential for various types of absorption chillers driven by MSW power plants for providing both electricity and cooling is of particular interest. Additionally a demonstration and analysis of decentralized thermally driven cooling in district heating network supplied by low temperature heat from a cogeneration of MSW have been conducted. This study aims at developing the best system configuration as well as finding improved system design and control for a combination of district heating and distributed thermally driven cooling. Results show that MSW incineration has the ability to lessen environmental impacts associated with waste disposal, and it can contribute positively towards expanding biomass-based energy production in Southeast Asia. For electricity production, the proposed hybrid dual-fuel (MSW/natural gas) cycles feature attractive electrical efficiency improvements, leading to greenhouse gas emissions reduction. Cogeneration coupled with thermally driven cooling is a solution that holds promise for uniting enhanced sustainability with economic advantages. The system offers great opportunity for primary energy saving, increasing electrical yield and can significantly reduce CO2 emissions per unit of cooling as compared to compression chiller. The demonstration and simulation have also revealed that there is a potential with some modifications and improvements to employ decentralized thermally driven cooling in district heating networks even in temperate regions like Sweden. Thus, expanding cogeneration towards trigeneration can augment the energy supply for summer months in Europe and for year-round cooling in tropical locations. / QC 20110408

e master's thesis clarifies the concept of trigeneration and the principle of absorbing cooling. Compare the advantages and disadvantages of this method of manufacture cool with compressor cooling. It presents an overview of the implementation of a developing cold absorption and performance. Acquainted with the types of absorption chillers of the two leading suppliers, their characteristics and existing applications of these refrigeration units in operation in the Czech Republic and abroad. It also assesses the possibility of using these units in conjunction with a cogeneration unit powered by internal combustion engine. It follows from the economic assessment of costs and income of the absorption chillers and compressor chillers and on concrete examples and an assessment of the effectiveness of the various options.