Mit Wärme & Kälte zur umweltbewussten Metallbearbeitung

Die ADsorptionskältetechnik – eine Technik zur Umwandlung von überschüssigen Abwärme in Kälteenergie – stellt dabei eine Schlüsseltechnologie dar. Neben der ökologischen Motivation steckt dahinter auch klare ökonomische Kalkulation.

Ein sogenanntes Blockheizkraftwerk (BHKW), ein dezentrales Kleinkraftwerk zur gleichzeitigen Erzeugung von Strom und Wärme, stellt für Industriebetriebe eine attraktive Möglichkeit dar, die Eigenstromproduktion zu erhöhen und die Energiekosten erheblich zu senken. Dies funktioniert jedoch nur bei ausreichender Wärmeabnahme.

Die Lösung stellt eine ADsorptionskältetechnik dar, welche die Abwärme des BHKWs zur Kälteerzeugung nutzt und somit Eigenstromproduktion problemlos ermöglicht. Man spricht hier von einem sogenannten Kraft-Wärme-Kälte-Kopplungs(KWKK)-System.

Dies ist v.a. im Bereich der Metallbearbeitung ein sinnvoller Einsatz, denn die einzelnen Maschinen und Kühlschmierstoffe benötigen eine dauerhafte Kühlung für einen reibungslosen Ablauf in der Produktion.

Für eine möglichst hohe Produktivität muss zudem sehr lange gekühlt werden. Der ideale Anwendungsfall für eine hocheffiziente Stromspartechnologie. Umgesetzt wird das gesamte KWKK- System durch die Cleantech-Firma InvenSor als Generalunternehmen, welche zudem selbst Entwickler und Hersteller der ADsorptionskältetechnik sind.

Im Hauptwerk Nordheim wurden vier InvenSor ADsorptionskältemaschinen (AdKM) LTC 30 e plus-FC sowie ein BHKW mit 160 kW elektrischer Leistung installiert. Neben dem Strom liefert das BHKW zudem Abwärme mit einer thermischen Leistung von 168 kW. Die AdKMs wandeln die Abwärme daraufhin in Kälte um unter Verwendung von reinem Wasser als Kältemittel. An sehr kalten Tagen kann die BHKW-Wärme auch im Unternehmen zu Heizzwecken genutzt werden.

Vorteile eines KWKK-Systems schnell erkannt
Das System wurde von Beginn an auf die Anforderungen bei Eberhard ausgelegt. Grundlage war die Projektierungsplanung der Firma InvenSor, u.a. wurde die bestehende Energieversorgung genauestens analysiert und vermessen. Die Planung erfolgte in enger Zusammenarbeit mit dem Bauherrn. Auf Grundlage detaillierter technischer Planungsunterlagen entschied man sich erstmalig für ein KWKK- System.

In der Projektierungsphase wurde schnell offensichtlich, dass die Einbausituation im Firmengebäude eine Herausforderung an die genaue Ausführungsplanung darstellen wird. Im Altbau am Standort in Nordheim sind die Kellerräume bereits mit umfangreicher Maschinen- und Anlagentechnik belegt, was für die gemeinsame Platzierung der AdKMs und des BHKWs in dem vorgesehenen Raum eine Schwierigkeit darstellte. Man beschloss kurzerhand ein Elektrolager in einen BHKW-Raum umzubauen und dabei an die technischen Vorgaben, wie etwa Brandschutz und Schallschutz, anzupassen. Die hydraulische Installation wurde optimal den Gegebenheiten vor Ort angepasst. Darüber hinaus wurde der Gasanschluss sowie die Niederspannungsverteilung den Anforderungen entsprechend an das neue BHKW angeglichen.

Für die Rückkühlung wurde ein Trockenrückkühler gewählt, da diese besonders geräuscharm und zudem sehr hygienisch im Vergleich zu Nasskühltürmen betrieben werden können. Diesen beiden Aspekten wurden besondere Beachtung beigemessen, denn der Rückkühler befindet sich auf einem Gerüst vor dem Eingang der Sozialräume am Parkplatz.

Kühlung direkt auf den Bedarf zugeschnitten
Vor dem Einsatz der KWKK-Anlage wurde über eine herkömmliche strombetriebene Kompressionskältemaschine gekühlt, welche heute nur noch an besonders heißen Tagen im Einsatz ist. Die AdKMs kühlen fünf untereinander verschaltete Kaltwasserbecken, welche wiederum zur Kühlung u.a. von Kühlschmierstoffen, den Produktionsmaschinen oder der Hallenluft über die Lüftungsanlage genutzt werden. Die Kälte wird über einen Plattenwärmetauscher an das offene Kühlwasser in die Kühlbecken abgegeben. Bei etwa 5°C Außentemperatur wird die Freikühlfunktion (Free Cooling = FC) in Anspruch genommen, d.h. die Kühlung erfolgt direkt über die Außenluft, so dass das BHKW in dieser Zeit als Heizung dient.

Die Steuerungstechnik regelt eine genauestens abgestimmte Schaltung der AdKMs, so dass ein problemloser Kälte-Betrieb garantiert ist. „Wir können nun mit unserer ungenutzten Abwärme wertvolle Kälte erzeugen und dass direkt vor Ort und entlasten dabei sogar noch die bestehenden strombetriebenen Kältesysteme. Dadurch erwarten wir jährliche Energiekosten-Einsparungen von 34 Prozent.“, teilt Jochen Schäfer abschließend mit, Purchasing Manager bei Eberhard. Die daraus resultierende Amortisationszeit von 4,5 Jahren rundet die Investition vollständig ab.