Wie eine Kühlstation in der Kunststoffverarbeitung modernisiert wird

In der Kunststoffverpackungsindustrie braucht es innovative Entwicklungsarbeit, gepaart mit einer wettbewerbsfähigen Produktion. Das Unternehmen, dessen Kälteanlage L&R Kältetechnik runderneuert hat, fungiert als „Hidden Champion“ in der Branche und ist mit mehreren Werken auch außerhalb Deutschlands präsent. Die Fokussierung auf anspruchsvolle Anwenderbranchen stellt hohe Anforderungen an die Qualität über den gesamten Prozess hinweg. Dem Thema Nachhaltigkeit wird auch hier Rechnung getragen – was in der Produktion den (Neben-)Effekt hat, dass die Energieeffizienz hoch im Kurs steht und die Energiekosten entsprechend gering sind. In einem der deutschen Werke versorgen mehrere Kühlstationen die Hochleistungs-Spritzgießmaschinen mit der erforderlichen Prozesskälte. Hier gab es Optimierungsbedarf in Sachen Energieeffizienz und Nachhaltigkeit. Denn durch Produktionserweiterungen und einen damit verbundenen, stetig ansteigenden Kühlwasserbedarf waren die Strömungsgeschwindigkeiten und auch die Druckverluste im Laufe von zwanzig Jahren Betriebszeit stetig angestiegen, was zu einem stark erhöhten Energieverbrauch der Betriebspumpen führte. Außerdem waren die Rohrquerschnitte mit den Jahren für den steigenden Wasserbedarf zu klein geworden. Zudem war die zentrale Steuerung in die Jahre und an ihre Grenzen gekommen.

L&R Kältetechnik hat in den vergangenen mehr als 20 Jahren bereits mehrere Kälteanlagen für das Unternehmen projektiert. Nun galt es, die Modernisierung einer Kühlstation umzusetzen. Zunächst zeigte die Bestandsaufnahme: Die eigentlichen Kälteanlagen entsprechen, auch in die Zukunft gesehen, noch allen Anforderungen. Modernisierungsbedarf gab es im Kühlwasserkreislauf. Der Plan von L&R sah vor, die vorhandenen PE-Tanks mit neuen, vergrößerten Ansaugstutzen für die Verbraucherpumpen auszustatten und einen neuen Druckverteiler mit niedrigerem Druckverlust zu installieren. Außerdem wurde die Werksverrohrung teilweise erneuert, um Druckverluste zu minimieren.

Aber nicht nur die Rohrleitungen und Anschlüsse wurden optimiert, sondern auch das Konzept der Kühlung. Diese Möglichkeit wurde dadurch erleichtert, dass aufgrund einer unternehmensinternen Produktionsverlagerung ein Kühlturm mit Zubehör für die Hydraulikkühlung zur Verfügung stand, der mit der Kühlstation 3 verbunden wurde. Somit steht nun in der kalten Jahreszeit die volle Freikühlerleistung zur Entlastung der drei Kältemaschinen bereit. Im Zuge dieses Umbaus wurde der Kühlturmventilator mit einem drehzahlgeregelten, bedarfsgerecht steuerbaren Antrieb ausgerüstet. Das spart Energie im Betrieb und amortisiert sich innerhalb eines überschaubaren Zeitrahmens. Die Weiterverwendung des Kühlturms zahlt ebenfalls auf die Nachhaltigkeit ein: Was wiederverwendet werden kann, muss nicht neu gebaut werden. Das schont Ressourcen. Auch die Wärmetauscher konnten auf diese Weise wiederverwendet werden.

Auf der Steuerungsebene wurde die Betriebsweise der Freikühler von Kombibetrieb auf reinen Winterentlastungsbetrieb geändert. Und weil die Innovations- und Lebenszykluszeiten in der Steuerungstechnik kürzer sind als in der Kälteanlagentechnik, wurden auch die Anlagensteuerung einschließlich der Visualisierung für die komplette Station mit drei Kältemaschinen, zwei Freikühlern, den neu integrierten Kühlturm und die Betriebspumpen auf den neuesten Stand der Elektronik gebracht. Auf der Hardware-Ebene wurden unter anderem eine neue CPU und ein 15-Zoll-Komfortpanel installiert. Ein zusätzlich eingerichteter Sm@rt Server gibt die relevanten Soll- und Regelwerte der Anlagensteuerung an die übergeordnete Leitstelle weiter. Dieser erlaubt dem Energiemanagement, aktuelle Werte grafisch darzustellen und ermöglicht es zudem, Daten aufzuzeichnen.

Welche (Einspar-)Effekte haben die von L&R vorgeschlagenen und umgesetzten Maßnahmen? Das Energiemanagementsystem des Anwenders liefert die Werte. Die Integration des vorhandenen Kühlturms in Kombination mit der hydraulischen Optimierung der vorhandenen Tankanlage und einem umfassenden „Update“ der zentralen SPS führen zu einer Reduzierung des Energieverbrauchs um 25 bis 45 %. Ohne dass die eigentlichen Kälteanlagen „angefasst“ oder gar erneuert wurden. Der größere Einspareffekt von bis zu 3.000 kWh pro Tag wurde bei höheren Umgebungstemperaturen, das heißt bei hohen Kälteleistungen, gemessen. Was diese Werte nicht erfassen, ist der schonendere Anlagenbetrieb. Es muss beispielsweise nur noch eine 45 kW-Kühlwasserpumpe dauerhaft betrieben werden statt bisher zwei oder drei.

Quelle: L&R Kältetechnik