Kosten sparen mit Ammoniak-Kälteanlage

Polytex, Grefrath/Niederrhein, fertigt professionelle Sport- und Freizeitbodenbeläge für den Außenbereich – und das mit einer außergewöhnlich hohen Fertigungstiefe. Alle wesentlichen Arbeitsschritte wie Extrusion, Veredelung und Tufting sowie die abschließende Beschichtung und Endkontrolle werden in-house durchgeführt. Darüber hinaus entwickelt und produziert das Unternehmen auch Masterbatches, die Basis-Kunststoffen die gewünschten Eigenschaften (Farbgebung, UV-Stabilität etc.) verleihen. Auch Polymergarne gehören zum Fertigungsspektrum. Das Unternehmen beschäftigt rund 140 Mitarbeiter, die pro Jahr knapp vier Millionen Quadratmeter Bodenbeläge produzieren.

Partner für Projektierung und Fertigung

Auf Grund der stetig steigenden Nachfrage hat das Grefrather Unternehmen im Jahr 2015 die Fertigungskapazitäten erweitert. Da verschiedene Produktionsprozesse Kälte benötigen, war auch eine Erweiterung bzw. Erneuerung der Kälteanlagen erforderlich. Auch bei der Auswahl von Zulieferern und Projektpartner setzt das Unternehmen gern auf das Qualitätssiegel „Made in Germany“. Zudem legt Polytex großen Wert auf eine nachhaltige Produktion. Deshalb wandte sich das Unternehmen an R & Ing. H. Beckmann in Haan/Rheinland, einen Kältetechnik-Spezialisten, der eng mit  GCM Kältesysteme, Neumark, zusammenarbeitet. GCM ist eine im Jahr 2014 gegründete Manufaktur von Sonderanlagen für die Kältetechnik, die über umfassendes Know-how bei der Projektierung und Fertigung von Kälteanlagen mit Kältemitteln wie Ammoniak und CO₂ vorweisen kann.

Die vorhandenen Kühlanalagen bestanden aus zwei luftgekühlten Flüssigkeitskühlern mit einer Kälteleistung vom 93 kW und einer Kälteleistung von 125 kW. Als Kältemittel wurde bei beiden Maschinen R407c mit einem GWP-Wert von 1774 eingesetzt (GWP = Global Warming Potential, deutsch: Erderwärmungsspotenzila). Die benötigte Kaltwassertemperatur im Vorlauf beträgt 15 °C mit einer Spreizung von 5 °K.

Erweiterung in mehreren Schritten

Das 3-in-1-Prinzip bei der Kälteanlage gewährleistet hohe Redundanz auf kompaktem Raum.(Bildquelle: GCM)

Im ersten Schritt wurde die bestehende Kälteanlage 2014 um einen Energiesparkühler zur Winterentlastung mit einer Leistung von 220 kW erweitert. Nach der Einbindung dieses Kühlers konnten die Energiekosten in den Monaten Januar bis März 2015 um circa 20 Prozent gesenkt werden. Die eigentliche Erweiterung fand dann im April 2016 statt, als GCM eine individuell projektierte Kältemaschine lieferte und in Betrieb nahm. Die Anlage zeichnet sich insbesondere durch die Kombination von drei komplett eigenständig arbeitenden Maschinen in einer Baueinheit aus. Somit profitiert der Anwender von voller Redundanz, das heißt, die Kühlung der Produktion ist jederzeit sichergestellt. Außerdem besitzt die Anlage freie Kapazitäten für eine Produktionserweiterung in der Zukunft.

Alle drei Maschinen haben ihren eigenen Schaltschrank, wobei die einzelnen Anlagensteuerungen über eine übergeordnete Steuerung intelligent verschaltet sind. Läuft die Anlage beispielsweise gerade in Teillast, und die arbeitende Maschine fällt aus, kann sofort die zweite oder dritte Maschine deren Aufgabe übernehmen.

Durch den Einsatz des umweltfreundlichen Kältemittels R-717 (Ammoniak) sowie qualitativ hochwertiger Komponenten erreicht die Anlage mit einer Kälteleistung von 444 kW einen EER (Energy Efficiency Ratio) von 5,56 – ein sehr guter Wert. Durch eine integrierte Leistungsmessung von zugeführter elektrischer Leistung und abgegebener Kälteleistung kann die Effizienz jederzeit überwacht werden. Durch den Abschluss eines Wartungsvertrages erhielt der Kunde eine Herstellergewährleistung von fünf Jahren. Sollten doch einmal Ersatzteile für die Maschine benötigt werden, kann der Kunde diese über den Fachhandel beziehen.

Natürliches Kältemittel – seit mehr als 140 Jahren bewährt

Jede der drei Kältemaschinen wird über einen separaten Schaltschrank gesteuert, wobei eine zentrale Kommunikation sichergestellt ist. Das spart Energie. (Bildquelle: GCM)

Die Verwendung eines natürlichen Kältemittels ohne Treibhauspotential leistet einen wichtigen Beitrag zur nachhaltigen Produktion. Sie muss – wie der sehr gute EER-Wert zeigt – auch nicht durch erhöhte Energiekosten „erkauft“ werden. Zudem geht der Anwender einer Ammoniak-Kälteanlage kein Risiko ein, weil das Kältemittel und die darauf abgestimmten Komponenten erprobt und bewährt sind. Schon die ersten Generationen von Kältemaschinen, die um 1876 von Carl von Linde entwickelt wurden, nutzten Ammoniak als Kältemittel. Heute rückt dieses Kältemittel verstärkt in den Blick. Denn die heute meist als Kältemittel eingesetzten fluorierten Kohlenwasserstoffe (FKW, HFKW) weisen zwar kein Ozonabbaupotenzial mehr auf, wie die bis in die 1980er Jahre eingesetzten chlorierten Kohlenwasserstoffe (FCKW) , aber sie erhöhen das Treibhauspotenzial und tragen somit zur Erderwärmung bei, wie ihre GWP-Werte zeigen. Deshalb wollen sowohl der Gesetzgeber als auch auf Nachhaltigkeit bedachte Produktionsunternehmen den Einsatz von HFKW einschränken. Der Gesetzgeber fördert die Investition in derartige, ebenso umweltfreundliche wie ökonomische Kälteanlagen: In diesem Fall förderte das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) die Investition mit 20 Prozent der Gesamtkosten. Das führt dazu, dass sich die entsprechend geringeren Mehrkosten innerhalb von 4,5 Jahren amortisieren, weil die Anlage weniger Energie verbraucht als Anlagen gleicher Leistung, die mit HFKW (R 134a) befüllt sind.

Eine zukunftssichere Wahl

Die Anlagen wurden mit zwei Mobilkranen in die Produktion eingebracht. (Bildquelle: GCM)

Mittel- bis langfristig ist deshalb die Verwendung von natürlichen Kältemitteln die beste, weil zukunftssicherste Wahl. GCM bietet dafür die entsprechenden Kälteanlagen. In der Schweiz und in den nordeuropäischen Ländern haben Verbote oder höhere Kosten für synthetische Kältemittel dem Ammoniak bereits den Weg geebnet. Für den deutschen Markt der industriellen Kältetechnik ist eine ähnliche Entwicklung zu erwarten. Polytex ist hier ein Pionier und hat diese Entscheidung bislang nicht bereut. Die Anlage ist seit mehr als einem Jahr in Betrieb. Sie arbeitet mit hoher Zuverlässigkeit und mit sehr geringem Energieaufwand. Messungen zeigen, dass der Energieaufwand – bezogen auf eine identische Kälteleistung – um etwa 22 Prozent niedriger liegt.

Die mehrstufige Modernisierung der Kälteanlage bei dem Grefrather Kunststoffverarbeiter hatte zur Folge, dass die Produktion zu keinem Zeitpunkt länger stillstehen musste. Die neuen Kälteanlagen wurden mit zwei Mobilkranen in die Fertigung eingebracht, Beckmann und GCM übernahmen auch die Demontage und Entsorgung der alten Kälteanlagen.

Technik im Detail

Geräteleistungsdaten der Kälteanlage bei Polytex

Kälteleistung                               444 kW

EER                                                5,56

Kältemittel                                    R717 (NH_3; Ammoniak)

Außenluftemperatur                   35 ^oC

Wassereintrittstemperatur        20 ^oC

Wasseraustrittstemperatur       15 ^oC

Schalldruckpegel in 10m             52 db(A)