Bei dem Gemeinschaftsprojekt/Partnerprojekt SilaaCooling geht es um die Entwicklung eines „intelligenten“ Kaffeekühlhauses in Nordthailand. Dieses soll autark die Luftfeuchtigkeit, den Luftaustausch und die Temperatur in einem Kühlhaus in Abhängigkeit vom Wetter und dem Innenklima regulieren. Die Lagerung von ungerösteten Kaffeebohnen kann somit bis zu einer Dauer 6 Monaten gewährleistet werden, ohne die Bildung von gesundheitsgefährdenden Pilzsporen zu begünstigen.
Während der Konzeptionierung gilt es, ein technisches System ohne CO2-Emissionen unter Berücksichtigung der geforderten technischen Aspekte zu definieren, welches einen wirtschaftlichen Betrieb des Kühlhauses für die ortsansässigen Bauern ermöglicht.
Der Entwurf des Gebäudekonzeptes spielt eine übergeordnete Rolle. Er ist maßgebend für die Unterbringung aller technischer Geräte verantwortlich und gibt zugleich die Parameter zur Ermittlung der erforderlichen Kühlleistung vor. Anhand der Einhaltung der geforderten Grenzen von Temperatur und Luftfeuchtigkeit, muss die Architektur des Gebäudes so konzipiert werden, dass sowohl der nötige Luftaustausch möglich, als auch ein möglichst geringer Wärmeübergang durch die Gebäudewände ermöglicht wird. Anhand der Architektur ist eine Dimensionierung des Kühlaggregates und der erforderlichen Lüfter möglich. Der Gesamtenergieverbrauch der Anlage muss so gering wie möglich sein, damit die Kosten für Photovoltaikkomponenten gering gehalten werden. In Abhängigkeit von der benötigten elektrischen Leistung ist es möglich, die benötigten Solarmodule und Akkumulatoren zu bestimmen. Weiterhin ist die Auslegung des benötigten Wechselrichters sowie des Ladereglers für die Versorgung der Akkumulatoren und anderer elektrischer Geräte nötig. Die Auslegung und Verschaltung sowie die Entwicklung eines Lade- und Entlademanagements und der dazugehörigen Leistungselektronik stellen einen eigenen Themenkomplex dar. Das Klima Thailands unterscheidet sich saisonal in eine Trocken- und Regenzeit. Das Photovoltaiksystem muss technisch in der Lage sein, ganzjährig eine elektrische Versorgung durch Sonnenenergie im Zusammenspiel mit dem Energiespeichersystem sicherzustellen.
Das Kaffeekühlhaus soll in der Lage sein sich dynamisch zu regulieren und somit das Wetter zu reagieren. Damit wird es sich von anderen Systemen abgrenzen. Zahlreiche ermittelte Umweltdaten beeinflussen die Konzipierung. Hierfür werden Wetterdaten am Standort in Thailand ermittelt und gespeichert. In Deutschland werden die Datensammlungen aufbereitet und analysiert. Anhand des Datenpools lassen sich die Verläufe von Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Sonneneinstrahlung über das ganze Jahr darstellen und direkt in die Konzipierung der Gebäudearchitektur und in die Auslegung des Kühlaggregats einfließen. Zudem können die erforderlichen Arbeitspunkte festgelegt werden, die später in der Steuerung eingestellt sind. Herzstück dieser Steuerung sollen mehrere Mikrocontroller sein, die bestimmte Teilaufgaben übernehmen. Mehrere Teilsysteme sollen über zukunftsorientierte Industrie 4.0 Schnittstellen, das heißt IP-basiert, miteinander verbunden sein. Auf den Mikrocontrollern sind die entwickelten Algorithmen hinterlegt, welche alle Einzelkomponenten als ein Gesamtsystem zusammenarbeiten lassen. Über ein Monitoringsystem sollen relevante Daten archiviert und visuell darstellbar gemacht werden. Somit können Rückschlüsse auf Betriebszustände anhand der gesammelten Daten erfolgen. Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Wartungsfreiheit des Systems. Da die Region in Thailand sehr abseits gelegen ist, muss gewährleistet werden, dass das System über mehrere Jahre ohne den Eingriff eines Menschen vor Ort fehlerfrei funktioniert. Auch dies stellt besondere technische Herausforderungen bei der Auswahl der Einzelkomponenten dar.
In einem ersten Prototypen soll das Zusammenspiel der Einzelkomponenten des Systems mit den dazugehörigen Algorithmen zur Steuerung ausgiebig getestet und optimiert werden. Nach einer erfolgreichen Testphase in Deutschland wird das System in Thailand aufgebaut. Dort soll es mindestens zwei Jahre im Betrieb sein und wichtige Daten und neue Erkenntnisse liefern, auf deren Grundlage Optimierungen an den Algorithmen vorgenommen werden.
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