Trendbericht Kältetechnik

Im Bereich der Kältemaschinentechnik und dem Einsatz von klimaneutralen Kältemitteln tut sich laut Oni, Lindlar, einiges. Kältemittel wie Wasser und R515B (GWP-Wert 293) sind gut in der Kunststoffverarbeitung nutzbar. „Wasser hat hier sicherlich hinsichtlich der Nutztemperaturen Grenzen nach unten, für den Einsatz in der Werkzeugkühlung ist es aber zu 95 % verwendbar“, so der Hersteller weiter. Außerdem betont er den sehr großen Vorteil der Klimaneutralität von Wasser. Gwk, Meinerzhagen, setzt auf die Kältemittel R513A und das natürlich R744 (Kohlendioxid) als Ersatz für das R134a. Denn das Kältemittel R513A hat einen um den Faktor 6,2 niedrigeren GWP-Wert (Global Warming Potential/Treihauspotential) als das Kältemittel R404A und einen um 56 % geringeren als R134a.

Auch L&R Kältetechnik, Sundern, berichtet, dass die Frage nach dem „richtigen“ Kältemittel bei jedem Projekt gestellt und intensiv diskutiert werden. Laut diesem Anlagenhersteller stehen zukunftssichere Low-GWP-Kältemittel zur Verfügung, die eine energieeffiziente und nachhaltige Kälteerzeugung ermöglichen. Hier muss der Anwender also keine Einschränkungen im Vergleich zu den altbekannten, fluorhaltigen Kältemedien befürchten. Aus Sicht dieses Anlagenbauers sollten Anwender, die in moderne Kältetechnik investieren, den Einsatz von natürlichen Kältemitteln in Betracht ziehen. Bei dem Temperaturniveau, das in der Kunststoffverarbeitung gefordert wird, bietet sich aus seiner Sicht Propan (R290) an: Es ist weltweit verfügbar, zu günstigen Preisen erhältlich und mit ihm lassen sich hoch effiziente, betriebssichere Kälteanlagen projektieren. Darüber hinaus sind die umweltkritischen Kennwerte wie Ozon­abbau-/Treibhauspotential nochmals deutlich niedriger als bei den synthetischen Low-GWP-Kältemitteln. Neben den Forderungen nach niedrigem GWP sieht Glen Dimplex Deutschland, Business Unit Riedel Kooling, Kulmbach, geringere Kältemittelfüllmengen sowie einen geringeren Footprint der Anlagen ebenfalls im Fokus der Anwender.

Die zwingenden Verpflichtungen der nachhaltigen Entwicklung und die ständig steigende Nachfrage nach besserer Energieeffizienz bleiben eine Herausforderung, berichtet die Frigel Gruppe, Rheinfelden. Um der Nachfrage gerecht zu werden, hat der Hersteller adiabatische Kühler entwickelt, die eine höhere Betriebseffizienz auf der einen und geringeren Wasserverbrauch auf der anderen Seite erlauben. Die Simulation der Strömungsdynamik und der Wärmeübertragung des Kühlers erfolgte unter Zuhilfenahme von CFD (Computational Fluid Dynamics). Weiter ist aus Rheinfelden zu hören, dass die adiabatische Kühlung auch heute noch eine Schlüsselrolle bei der Umstellung der Technologie spielt, insbesondere im Zusammenhang mit dem Ersatz von Verdunstungskühltürmen. Dafür gibt es viele Gründe, darunter Strategien zum Verbessern der Gesamteffizienz und der wachsende Wunsch der Industrie nach grünen Lösungen und umweltfreundlichen Produkten.

Riedel Kooling bietet als Maßnahmen für eine bessere Energieeffizienz seiner Kälteanlagen frequenzgeregelte Verdichter, Ventilatoren und Pumpen. Für neue Kühlsysteme spielt die Energieeffizienz der Kälteanlage eine immer wichtigere Rolle. L&R erläutert, dass es sich herumgesprochen hat, dass der Energiebedarf der Anlage – über die Lebenszeit gerechnet – deutlich mehr Kosten verursacht als die Investition in moderne Kältetechnik. Das Unternehmen sieht diverse Technologien, die den Energiebedarf der Anlage nachhaltig senken. Beispielsweise eine gleitende Kondensationstemperaturregelung, eine Winterentlastung durch Freikühlung und drehzahlgeregelte Pumpen, Ventilatoren und Verdichter. „Durch diese optionalen Energiespartechniken sind Einsparpotenziale bis 70 % möglich. Ganz generell verfolgen diese Technologien das Ziel, die Kälteanlage bedarfsgerecht, das heißt, angepasst an den Kältebedarf und an die Umgebungsbedingungen, zu betreiben. Auf diese Weise lassen sich die Energiekosten sehr deutlich senken – bei kurzer Amortisationszeit“, so der Anlagenbauer weiter.

Kurze Amortisationszeiten sind beim Kauf von neuen Kälteanlagen wichtig, melden die Hersteller. Sie weißen deshalb darauf hin, dass die Investition in CO₂-reduzierte und energiesparende Anlagentechnik durch Förderprogramme von der KfW und vom Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) angeboten werden.

„Mit steigender Tendenz sind allerdings Bestrebungen der Unternehmen zu erkennen, die das Thema Umweltschutz vor das Thema Wirtschaftlichkeit von Maßnahmen stellen“, ist von Oni zu hören. „Möglicherweise liegt das auch daran, dass Auftraggeber verstärkt verlangen, dass Kunststoffverarbeiter Nachweise über einen nachhaltigen Energieeinsatz beziehungsweise Optimierungsmaßnahmen in Richtung Umweltschutz erbringen. Insgesamt gewinnen damit die ISO 50001 und 14001 an Gewicht.“

„Viele Anlagenbetreiber können nicht abschätzen, welche Auswirkungen eine schlechte oder zumindest mindere Wasserqualität in den Kühlkreisläufen auf ihre Kostensituation hat“, erklärt Oni. „In den wenigsten Fällen gibt es Kostencontrolling in diesem Bereich, weil die Auswirkungen so vielfältig und oft nicht konkret gefasst werden können.“ Die Hersteller bieten daher individuelle Technologien zur Wasseraufbereitung an, die ohne Chemikalien auskommen, mit denen sichtbare und nachweisbare Verbesserungen im Prozessablauf erzeugt werden können. Oni beschreibt, dass Kunststoffverarbeiter mit zunehmender Tendenz diese Notwendigkeit, auch aus dem Kostendruck heraus, erkennen, da hier Einsparungen möglich sind und die Problematik des Chemikalienhandlings entfällt.

L&R berichtet ebenfalls, dass bei der Projektierung von Kälteanlagen die Wasseraufbereitung immer stärker in den Blick rückt. „Sie ist ein ‚Hebel‘ für die Kosteneffizienz, weil Ablagerungen und Korrosion die Leistung der Anlage beeinträchtigen und den Wartungsaufwand erhöhen. Außerdem stellen Fouling und Verkeimung echte Risiken dar.“ Für den Hersteller gehören zur Wasseraufbereitung neben Rücklauffiltern auch Systeme, die gezielt Fremdstoffe lösen. Bei geschlossenen Kreisläufen, wie sie in der Kunststofftechnik üblich sind, bietet sich das chemiefreie Pipejet-Verfahren von Bauer Water Technology, Höchstadt a. d. Aisch, an, das elektrische Impulse in den Wasserkreislauf einkoppelt. Dadurch lösen sich Ablagerungen und Biofilme auf, mit dem Effekt eines optimierten Kälte- und Wärmetransfers.

Der Remote Service der Kälteanlagen sowie deren Monitoring durch den Anlagenbetreiber sehen sowohl Riedel Kooling als auch Oni als weiteren Trend.  Denn es werden ganzheitliche Systeme und die Optimierung mit einer nachgelagerten Überwachung sowie Serviceleistungen zum Sichern der Produktionsverfügbarkeit als Paket immer stärker nachgefragt. „Wesentliche Gründe dafür sind sicherlich der Kostendruck sowie die fehlende Bereitschaft Personal mit spezifischem Know-how vorhalten zu wollen“, schlussfolgert der Anlagenbauer aus Lindlar.