Anspruchsvolle Industriekühlung mit finanziellem Vorteil

Der hohe Grad der Automatisierung in der Produktion ist Grund dafür, dass viel Wärme entsteht. Damit die Maschinen nicht ausfallen, müssen sie auf einer bestimmten Temperatur gehalten werden. „Mit Blick in die Zukunft, auf die ressourcensparende Kältemittelreduzierung und die neue F-Gase-Verordnung, die seit dem 01.01.2015 gilt, entschlossen wir uns, die Kälteproduktion energiesparend mit der Installation einer Adsorptionskältemaschine auf den Weg zu bringen“, macht Alexander Riedel, Energie- und Umweltschutzbeauftragter bei Bühler Motor deutlich. „Wir entschieden uns schließlich für eine zukunftsweisende Kühlung und so für eine Adsorptionskältemaschine von InvenSor vor allem deswegen, weil das Kältemittel R22 für bestehende Kälteanlagen verboten wurde“, begründet Riedel.

Durchdachte Strategie

„Wärme für die Kälteerzeugung zu nutzen, hat zwei wesentliche Vorteile – etwas für das Klima zu tun, da CO₂ eingespart wird, und erheblich Kosten zu sparen“, sagt der erfahrene Werkleiter von Bühler Motor, Harald Krug. „Als Familienunternehmen sind wir in der Lage, uns längerfristig strategisch auszurichten. Vor diesem Hintergrund können wir auch sinnvolle Dinge tun, die von den Amortisationszeiten her etwas langfristiger angelegt sind, zumal man diese Maßnahmen wieder zurückbezahlt bekommt. So ist die Adsorptionskältemaschine Teil unserer strategischen Energieeinsparung. Dabei ist uns grundsätzlich wichtig, den gesamten Energieverbrauch im Werk Jahr für Jahr zurückzufahren. Wir können bereits heute nachweisen, in den vergangenen acht Jahren kontinuierlich elektrischen Strom eingespart zu haben.“

Von Idee bis Inbetriebnahme der InvenSor-Module dauerte es etwa ein Jahr. Die Produktion musste nicht unterbrochen werden, da die alte Anlage bereits redundant betrieben wurde. Als Installateur beauftragte das Unternehmen Bühler Motor, dessen maßgeschneiderte Produkte überwiegend für die Automobilbranche bestimmt sind, den Kälte-, Klima- und Lüftungsbauer Hopan. „Wir installieren und betreuen alle Kälteanlagen der Firma Bühler Motor“, sagt Hopans Kältemeister Oliver Wallner. „Als das Unternehmen uns daraufhin ansprach, nutzte ich meinen Kontakt zur InvenSor GmbH und erklärte ihnen, was wir bei Bühler Motor vorhaben und montieren möchten.“ Wallner passte das Grundsätzliche in Zusammenarbeit mit dem Energiebeauftragten Riedel an das Spezielle in den Monheimer Werkhallen an. Bei diesem Vorhaben „war ohnehin angedacht, die Abwärme der Kompressoren zu nutzen. Hinzu kam die Lüftungsanlage in den Produktionshallen, die von der neuen Kälteanlage versorgt werden sollte“, ergänzte Riedel. Dazu gehörte zugleich eine raffinierte Konstruktion außerhalb der Hallen, um das Modul-Quintett platzsparend aufzustellen. „Im Ergebnis war ein cleverer, uns zufriedenstellender Zustand geschaffen, der im Sommer Kälte bringt und im Winter die Hallen heizt.“

Der erste Kontakt zwischen InvenSor und dem familiengeführten Meisterbetrieb Hopan gelang auf einer Fachmesse, auf der die Kältespezialisten ihre leistungsfähigen, energiesparenden Module präsentierten. „Im Zuge unserer darauf folgenden Gespräche erweiterten wir das gesamte System derart, dass wir aus Kälte auch noch Wärme machen und die Rückkühlung nutzen“, klärt Wallner auf. Dafür steht ein sogenannter Hybridkühler auf dem Dach einer Produktionshalle, dessen Vorteile gegenüber Trockenkühlern überzeugen – bedeutend niedrigere Wassertemperaturen, geringer Stromverbrauch und weniger Platzbedarf. Schließlich ging es darum, die gesamte Abwärme des Werkes zu nutzen. „Es bleibt jedoch immer noch Wärme übrig, sodass wir wahrscheinlich noch mehr kühlen könnten. Das System arbeitet so, dass Wärme, die nicht in Kälte gewandelt werden kann, für die Heizung als Rücklauf genutzt wird. So verringern sich auch die Heizkosten“, erläutert Oliver Wallner. Der erfahrene Kälte-Experte weiß natürlich, dass Kühlung u.a. für Schweißapparate, Laser und Spritzguss-Automaten immer notwendig ist.

Erheblich eingespart

Die energetischen Einsparungen mit InvenSor-Modulen sind enorm. Ein Modul benötigt lediglich 395 Watt elektrische Antriebsleistung. „Da wir insgesamt fünf Module installiert haben, brauchen wir lediglich 1,975 kW elektrische Leistung, um 50 kW Kälteleistung zu produzieren“, betont Oliver Wallner. Vor der Installation rechnete Energiefuchs Riedel vor: „Die Antriebsleistung der Anlage beträgt 1,975 kW, die momentanen Stromkosten 0,15 Euro je Kilowattstunde. Bei einer durchschnittlichen Tageslaufzeit von 16 Stunden und unter Berücksichtigung von 313 Tagen Produktionszeit im Jahr rechnete ich 1483 Euro jährliche Stromkosten hoch. Durch den Betrieb einer ‚normalen‘ Kältemaschine hingegen entstünden 11.418 Euro Verbrauchskosten im Jahr.“

Riedel verglich weitere Parameter von Adsorptionskälteanlage und einer neuen, jedoch herkömmlichen Kältemaschine und kam zu weiteren beeindruckenden Ergebnissen:

Er addierte jährliche Verbrauchs- und Wartungskosten und ermittelte für die Adsorptionskältemaschine 2413 Euro und für die herkömmliche Kältemaschine 14.541 Euro. Unter Berücksichtigung der weiteren Wärmenutzung amortisiert sich das „InvenSor LTC“-Quintett bereits nach gut viereinhalb Jahren. Wer so rechnet, hat vorher die Wärmeströme genau erfasst und analysiert. „Je genauer das gelingt, desto fundierter können dann Entscheidungen getroffen werden“, betont Harald Krug.

Kleine Probleme schnell gelöst

Im Zuge der Aufbauphase ist die Anlage immer noch gewachsen, weil Systemfunktionen an die konkreten Situationen angepasst werden mussten. Es mussten „Temperaturen unter 20 °C angepasst werden, weil es speziellen Produktionsmaschinen zu kalt wurde“, sagt Wallner rückblickend. Offene und geschlossene Wasserkreisläufe waren intelligent zu trennen, um den verschiedenen Temperaturbedürfnissen Rechnung zu tragen. Allesamt ganz normale Situationen, mit der sich während der Installationsarbeiten auseinanderzusetzen war und die problemlos gelöst werden konnten.

Und auch nach der Inbetriebnahme durch InvenSor mussten und wurden weitere Details konstruktiv und erfolgreich angepasst. Dazu gehörte zum Beispiel, dass die Monheimer Produktionsanlage das Prozesswasser mit behandeltem Wasser und die InvenSor-Anlage in sogenannter Freikühl-Funktion läuft. „Dann entsteht das Problem“, erklärt Kälteprofi Wallner, „dass mein behandeltes Wasser mit dem Antriebswasser, das für die Heizung bestimmt ist, gemischt wird.“ Da das so nicht gemacht werden kann, fand Oliver Tamm, Systemtechniker bei InvenSor, und Hopans Kältemeister Wallner die Lösung dahingehend, einen Plattenwärmetauscher einzubinden. „Auf der einen Seite der Platte ist die Adsorption, auf der anderen die Heizung. Damit können wir die Wasserkreisläufe voneinander trennen“, stellt Wallner fest. Auf diese Art und Weise kann die Anlage so betrieben werden, wie es Installateur Hopan ganz konkret für Bühler Motor wünschte.

Mit Blick auf das gesamte Kühlsystem bleibt festzustellen, dass der Kältebedarf bei Bühler Motor immer bedeutend höher als 50 kW ist. Somit können die fünf Kältemaschinen ununterbrochen laufen und sind voll ausgelastet.

Aus Überzeugung gut

Die leistungsfähige Adsorptionskältemaschine entspricht im laufenden Betrieb in jeder Beziehung dem, was sich Bühler Motor vorstellte. Daher wurde bereits vor kurzem entschieden, einen weiteren Standort von Bühler Motor mit einem Adsorptionskälte-System sowie einem BHKW auszustatten. Die Gründe dafür beschreibt Werkleiter Krug: „Unser Ziel ist und bleibt, wettbewerbsfähig zu bleiben. Nur so können wir den Standort erhalten. Daher gibt es bei Bühler Ziele bis 2020, 2030, 2040. Mit Blick in die Zukunft will ich ein weiteres Blockheizkraftwerk nicht ausschließen, ein Windrad allerdings schon. Das soll jedoch nicht heißen, dass wir unsere Strategie auf der grünen Seite nicht konsequent fortsetzen werden. Schließlich verpflichtet der Lean & Green Management Award in der Kategorie ‚Automotive Mittelstand‘ von 2014“, so Krug abschließend sichtlich stolz.