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Da es sich bei Kunststoff-Trocknern um langlebige Geräte handelt findet man in vielen Betrieben Trockner, die noch aus Zeiten stammen, als man es mit dem spezifischen Energieverbrauch und der Vermeidung von Wärmeverlusten noch nicht so genau genommen hatte. Langjährige Erfahrung hat außerdem gezeigt, dass die meisten in Verarbeitungsbetrieben benutzten Trockner für die laufende Produktion überdimensioniert sind. Es ist schwierig , für einen bestimmten Durchsatz an Kunststoff-Granulat immer die exakt richtige Trockenluft-Menge bereit zu stellen. Meist wird im Überschussbetrieb gefahren und die zu viel eingetragene Wärmemenge über Rücklaufkühler wieder vernichtet.

Gegebenheiten der Physik

Um Kunststoffe zu trocknen, müssen sie auf die Trocknungstemperatur erwärmt werden. Diese kann zwischen 60 und 200°C betragen. Sie sollte nicht überschritten werden, denn entweder backt dann das Granulat zusammen oder das Material wird geschädigt, beispielsweise durch Oxidation bei Polyamiden. Beim Erwärmen des Granulats gibt es kaum ein Einsparpotenzial, sofern Trockentrichter, Heizkammern und Rohrleitungen isoliert sind. Meist wird aber nicht nur warme, sondern auch entfeuchtete Luft benötigt. In der Methode, diese sehr trockene Luft mit Taupunktwerten von etwa -40 bis -50 °C zu erhalten, unterscheiden sich die am Markt befindlichen Trockner erheblich.

Für die Kleinmengen-Trocknung wird häufig gefilterte Druckluft verwendet, mit der so genannte Membrantrockner betrieben werden. Diese können tiefe Taupunktwerte erreichen und stellen für Verarbeitungsmaschinen mit geringer Durchsatzleistung ein brauchbares Trocknungskonzept dar – sofern genügend Druckluft-Kapazität verfügbar ist. Am häufigsten finden sich Trocknungsaggregate, die die Luft durch Entfeuchtungsmittel, wie Molekularsiebe, auf eine geringe Restfeuchte bringen. Da dieser aber nur etwa 15  Prozent seines Eigengewichtes an Wasser aufnehmen kann, muss das Sieb kontinuierlich oder zyklisch regeneriert werden. Dazu wird es auf Temperaturen von 200 bis 300 °C gebracht – also weit heißer als die zulässige Trocknungstemperaturen der meisten Kunststoffe. Folglich muss das Trockenmittel wieder ein Stück zurückgekühlt werden. Wie sich aus diesen Überlegungen ergibt, sind die Einspar-Potentiale bei intelligenter Regeneration signifikant.

Trocknungstechniken mit hohen Energiekosten

Trockner, die mit entspannter Druckluft betrieben werden, zählen zu den ineffizientesten hinsichtlich Wirkungsgrad und Energiekosten. Weiterhin zählen zu den Trocknern mit hohen spezifischen Energiekosten alle Rad-Trockner – „Honeycomb“-Trockner, die in einem kontinuierlichen Betrieb die Funktionen Aufheizen und Abkühlen des Trockenmittels sowie die Entfeuchtung der Prozessluft vereinen. Diese Trockner haben einen hohen spezifischen Energieverbrauch, weil sie permanent – unabhängig vom Bedarf regenerieren.

Weiterhin sind energetisch gesehen alle Trockner als ungünstig einzustufen, die zu Ihrem Betrieb Kühlwasser benötigen, das nur über Stromkosten in geschlossenen Kreisläufen erzeugt werden kann. Anlagen, die Kühlwasser brauchen, sind entweder falsch dimensioniert und der Engergieüberschuss muss „weggekühlt“ werden, oder sie erreichen nur dann einen guten Taupunktwert, wenn das Trockenmittel möglichst geringe Temperaturen hat. Beides zeugt nicht von energieeffizienter Technik.

Trocknungstechnik mit mittleren Energiekosten

Herkömmliche Trockner arbeiten meist mit ein, zwei oder drei Molekularsieb-Kammern, die wechselweise im Trocken- oder im Regenerierbetrieb arbeiten. Sie werden über Zeittakt gesteuert, verfügen manchmal auch über eine Taupunktsteuerung oder -Überwachung. Die meisten dieser Trockner werden im „Gegenstrom-Prinzip“ betrieben. Hersteller, die sich auf das Gegenstrom-Prinzip als vermeintlichen Vorteil berufen, umschreiben damit nur, dass Sie ihr Trockenmittel nur partiell regenerieren und die tatsächliche Kapazität des Trockenmittels gar nicht ausschöpfen können.

Fast allen Trocknern im kleineren und mittleren Leistungsbereich sind Trockenluft-Gebläse mit starrer Luftmenge zugeordnet. Der Betreiber kann nur auf die Trockentemperatur, kaum aber auf die Trockenluft-Menge Einfluss nehmen. Bei größeren Aggregaten etwa oberhalb 1.000 m³/h Trockenluft-Kapazität wird zum Beispiel über teure Frequenzumrichter regelnd Einfluss genommen auf die in Umlauf befindliche Trockenluftmenge.

Trocknungstechnik mit geringen Energiekosten

Jeder Verarbeiter, der heute einen neuen Trockner kauft darf davon ausgehen, dass dieser bis 2020 noch in gutem Zustand ist und voraussichtlich noch bis 2030 oder länger in Betrieb sein wird. Umso wichtiger ist es, den Einstieg in eine echte Energiespar-Technik zu suchen. Um das Potenzial richtig auszuschöpfen sind folgende Überlegungen anzustellen: Zunächst ist eine Trocknung mit hohem Luftüberschuss und Energievernichtung durch Kühlwasser zu vermeiden. Der Trockner muss erkennen, ob das eingefüllte Granulat überhaupt Feuchtigkeit enthält oder nicht. Und er muss mit intelligenter Mikroprozessortechnik den Trockenprozess energetisch optimal gestalten. Außerdem muss die umlaufende Trockenluftmenge in weitem Bereich stufenlos verstellbar sein, um immer nur gerade soviel Energie in das Trockengut zu bringen, wie es dem aktuellen Verbrauch entspricht.

Des weiteren müssen die Trockenmittel-Kammern konsequent entfeuchtet werden, damit sie ihre volle Kapazität und möglichst lange Standzeiten haben. Dabei bestimmt das Überschreiten des Mindest-Taupunktwerts den Startpunkt eines Regenerationslaufes. Zuletzt sollte die Motorabwärme von Gebläsen möglichst zur Vorwärmunder Trockenluft genutzt werden.

Rechenbeispiel

Eigenverbrauch im Standby

Die neuen Trockner haben im Standby-Betrieb bei konstantem Taupunkt unter -30°C keinen höheren Eigenverbrauch als 1,25 kWh/h pro 100 m³/h Trockenluftleistung verglichen über 24 Stunden. Gegenüber Rad- beziehungsweise Honeycomb-Trocknern ergibt sich eine Einsparmöglichkeit von mehr als 50 Prozent der notwendigen Stromkosten zur Vorhaltung einer Trockenluft-Kapazität von 100 m³/h, das heißt etwa 50 kg/h möglichem Durchsatz/h.

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Peter Jakob