Zentrale Kälteversorgung dank QUANTUM
Mit intelligenter Ingenieurskunst Energie einsparen!
Mit der eingesparten Strommenge können rund 800 Haushalte mit jeweils 4.000 kWh Strom und mit der eingesparten Gasmenge mit jeweils 15.000 kWh Gas im Jahr versorgt werden. Rund 3.000 Tonnen Emissionen von CO2-Äquivalenten werden außerdem vermieden.
Die Ecoform Multifol Verpackungsfolien GmbH & Co. KG beauftragte im Jahr 2015 die Firma Duschl Ingenieure mit der Konzeption der neuen Kälteversorgung ihres Unternehmens. Seit mehreren Jahren stehen nun zwei wassergekühlte QUANTUM-Kältemaschinen mit magnetgelagerten Turboverdichtern in der Kältezentrale.
Vorher: Dezentral eingesetzte Maschinen beeinträchtigten Produktion
Die Ausgangssituation: Die Produktionsmaschinen sowie die Klimaanlagen der Ecoform Multifol Verpackungsfolien GmbH & Co. KG wurden jeweils mit einer dezentralen Kältemaschine versorgt. Diese befanden sich bei den jeweiligen Kälteverbrauchern im zugangsbegrenzten Produktionsbereich. Mehrere der Kältemaschinen hatten ihre Lebensdauer bereits erreicht, einige sogar überschritten. Das dezentrale System brachte einige Nachteile mit sich: Bei Wartung und Reparatur der Kältemaschine stand die Produktion still. Alternativ musste mit viel Aufwand eine Ersatzkälteanlage beschafft werden. Zudem waren neue Kälteverbraucher geplant. Um hierfür eine Kälteversorgung von ca. 3 Megawatt realisieren zu können, musste ein ganz neues Konzept her. Mit diesem wurde die Rosenheimer Firma Duschl Ingenieure beauftragt.
Von dezentraler zu zentraler Kälteversorgung
Das erste Ergebnis der umfangreichen Untersuchungen: Statt der vielen dezentral eingesetzten Kältemaschinen sollte auf eine Kältezentrale mit Verteilnetz gesetzt werden. Die beiden neuen QUANTUM-Kältemaschinen sind bei diesem neuen System außerhalb des Produktionsbereichs in einer Kältezentrale untergebracht, somit können Wartung und Reparatur außerhalb des Produktionsbereichs durchgeführt werden. Damit entsteht außerdem neuer Platz im Produktionsbereich. Eine wichtige Rolle bei der Entscheidung für eine zentrale Kälteversorgung spielten auch die Energieeffizienz sowie die Auswirkungen auf die Umwelt. Bei einem zentralen Kältesystem ist es möglich, statt vieler kleiner Maschinen wenige große einzusetzen, es können effizientere Modelle mit umweltfreundlicheren Kältemitteln genutzt werden. Freie Kühlung und Wärmerückgewinnung lassen sich zentral ebenfalls einfacher realisieren. Dadurch kann viel Energie bei der Bereitstellung von Kälte und Wärme eingespart werden.
Zentrale Kälteversorgung: Umweltfreundlich und energieeffizient
Das neue Kältesystem hat eine Erzeugerleistung von 2.920 kW, diese ist aufgeteilt auf die zwei technisch gleichen Kältemaschinen von ENGIE Refrigeration. Diese laufen mit jeweils vier ölfreien Turboverdichtern. Die beiden Kältemaschinen werden mit dem umweltfreundlichen Kältemittel R1234ze betrieben, das sich durch niedrige Treibhausgasemissionen auszeichnet. Sie versorgen unterschiedliche Produktionsmaschinen mit Kälte, darunter Kälteregister, Lüftungsanlagen, Folienextrusionsmaschinen, Schaltschränke und Umluftkühlgeräte.
Optimierte Technik für maximale Energieeffizienz
Die Rückkühlung erfolgt entweder über eine Wärmerückgewinnung oder über vier trockene Rückkühler mit je 14 Einzelventilatoren. Im Auslegungsfall haben diese eine Gesamtleistung von 4.200 kW. Einzelne Kühltürme können für einen effizienten Teillastbetrieb vom System getrennt werden. Bis zu 1.500 kW können mit einem Temperaturniveau von maximal 50 Grad Celsius aus dem Rückkühlnetz für die Wärmerückgewinnung ausgekoppelt werden. Grundsätzlich ist der Aufbau dieses Kälteversorgungssystems so konzipiert, dass während der Übergangsjahreszeiten eine Kältemaschine im Wärmerückgewinnungsbetrieb laufen kann und die andere Kältemaschine sowie die in Reihe vorgeschaltete Freie Kühlung die Abwärme an die Umgebung abführen. Zusammengefasst: Alle Parameter wurden auf eine hohe Energieeffizienz hin systemübergreifend optimiert, ohne dass dabei der Produktionsprozess beeinträchtigt wurde. Dies wurde durch eine sehr gute Zusammenarbeit aller Partner ermöglicht.
Rund 3.000 Tonnen Emissionen einsparen
Die Firma Duschl Ingenieure wurde außerdem mit der Ausführungsplanung der Anlage beauftragt. Geplant wurde mit Hilfe eines 3D-Modells, das unter anderem auch nötige Wartungsflächen berücksichtigen konnte. Seit 2017 ist das zentrale Kälteversorgungssystem in Betrieb und hat im Zeitraum von Dezember 2017 bis November 2018 rund 890 MWh Strom verbraucht und dabei über das Verteilnetz 5.680 MWh Kälte bereitgestellt. Daraus ergibt sich eine Gesamtsystemarbeitszahl von 6,4. Dabei ist zu beachten, dass 2018 laut Deutschem Wetterdienst (DWD) das heißeste Jahr seit Beginn der Wetteraufzeichnungen 1881 war. In Zukunft sollen mit diesem System rund 10.500 MWh Kälte sowie rund 5.600 MWh Wärme aus Wärmerückgewinnung im Jahr bereitgestellt werden. Mit der eingesparten Strommenge können rund 800 Haushalte mit jeweils 4.000 kWh Strom und mit der eingesparten Gasmenge mit jeweils 15.000 kWh Gas im Jahr versorgt werden. Rund 3.000 Tonnen Emissionen von CO2-Äquivalenten werden außerdem vermieden.
Insgesamt zeigt das Projekt, dass mit intelligenter Ingenieurskunst und entsprechendem Know-how wenig finanzieller Aufwand vonnöten ist, um viel Energie einzusparen und eine zuverlässige Kälteleistung zu ermöglichen.
Dieser Artikel wurde von ENGIE Refrigeration in Kooperation mit Duschl Ingenieure erstellt.
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