Energieeffizientes Know-how auf kleinstem Raum

Die Energiesparziele der deutschen Bundesregierung sind hoch gesteckt: Bis zum Jahr 2050 soll sich der Primärenergieverbrauch um die Hälfte reduzieren. Einen entscheidenden Beitrag dazu kann moderne Kältetechnologie leisten. Denn in der Gebäudetechnik entfallen bis zu 70 % der gesamten Energiekosten allein auf die Kältetechnik – entsprechend groß sind hier die Einsparpotentiale. Energieeffiziente Kälte erfordert jedoch optimal aufeinander abgestimmte Komponenten und neueste Technologien. Zudem muss die Anlage das gesamte Energiemanagement des Gebäudes sowie den individuellen Kältebedarf berücksichtigen.

In Unternehmen, bei denen eine Erweiterung oder die Neuanschaffung einer Kälteanlage ansteht, fehlt häufig das nötige Know-how und Detailwissen. Vor allem bei Gebäuden mit einem komplexen, heterogenen Kältebedarf entscheiden sich deshalb viele Verantwortliche für Einzellösungen, die sie bereits kennen oder bisher im Einsatz hatten. Der Blick auf die Gesamtanlage geht dabei verloren und sie vergeben deutliche Kosten- und Energieeinsparpotentiale.

Eine effiziente Alternative zu einer Anlage aus vielen Einzelkomponenten verschiedener Anbieter ist ein energetisches Gesamtkältekonzept aus einer Hand, das die einzelnen Komponenten optimal aufeinander abstimmt und alle Aspekte des Energiemanagements berücksichtigt. Dabei übernimmt ein einziger Kältespezialist sämtliche Aufgaben – von der Planung über das gesamte Engineering, die Produktion und Konstruktion bis hin zum Aufbau und der Inbetriebnahme der Kühlanlage vor Ort. Vor allem Unternehmen mit großen Kälteanlagen profitieren von dieser schlüsselfertigen Kälte.

Energieeffiziente Kälte „Plug & Play“

Im Gegensatz zu einer Lösung aus unabhängigen Inselprodukten ist ein fertiges Kältekonzept bereits von Anfang an energieeffizient ausgelegt. Ein Beispiel für ein solches energetisches Gesamtkältekonzept sind Containeranlagen. Ein Container enthält bereits alle optimal aufeinander abgestimmten Komponenten basierend auf neuesten, energieeffizienten Kältetechnologien. Modular aufgebaut lassen sich Containeranlagen flexibel an bestehende, aber auch zukünftige Bedingungen anpassen. Mit einem Leistungsspektrum von 200 kW bis 3,5 MW können sie für unterschiedlichsten Kältebedarf zum Einsatz kommen. Wird nicht für den gesamten Gebäudekomplex ein großer Kältekreislauf benötigt, können einzelne Bereiche separat mit einer kleineren Containeranlage versorgt werden.

Abhängig vom vorhandenen Platz können sie sowohl inner- als auch außerhalb eines Gebäudes aufgestellt werden. Zudem eignen sich die Container auch als Erweiterung für eine bestehende Anlage, wenn sich z.B. der Kältebedarf erhöht. Der Kunde bekommt mit einer Containeranlage also genau das Leis­tungsspektrum, das er angefragt hat, und profitiert dadurch vom energieeffizienten Betrieb der Anlage sowie einer erhöhten Inves­titionssicherheit. Ein weiterer Vorteil: Ändert sich der Kältebedarf erneut, kann die Anlage modular angepasst werden. Bei Containeranlagen kommt es aber nicht nur auf die inneren, sondern auch auf die äußeren Werte an: Auf Wunsch lassen sich die Anlagen optisch an die bestehende Gebäudearchitektur anpassen bzw. in diese integrieren.

Ein weiterer Pluspunkt der modularen Bauweise der Kältecontainer ist die einfachere Wartung: Jeder Container ist identisch aufgebaut und enthält in der Regel die gleichen Komponenten, sodass die Wartungsverantwortlichen selbst in einem großen Kältesystem immer die bekannte Technik vorfinden. Die betriebsfertige Konzeption des Containers spart Installationsaufwand und -zeit. Bei der Installation an einer bestehenden Anlage muss die Kühlung nur für kurze Zeit unterbrochen werden. Dies ist besonders für die produzierende Industrie interessant, in der häufig ein Anlagenaustausch während des laufenden Betriebs erfolgen muss.

Anwenderbeispiel:

Kältekonzept für sonnige Zeiten

Ein aktuelles Beispiel für ein umfassendes Kältekonzept ist die Containeranlage für ein deutsches Unternehmen der Solarbranche. Bei der Auswahl der neuen Kälteanlage für die sensiblen Fertigungsprozesse standen für die Verantwortlichen zwei Aspekte im Mittelpunkt: Energieeffizienz und Sicherheit. Ein energieeffizientes Gesamtkonzept aus drei baugleichen Containern mit je 1000 kW Kälteleistung konnte beides erfüllen. Ein Container steuert als sogenannter Mastercontainer den energetisch optimierten Betrieb der Anlage und schaltet je nach Laufzeit und Bedarf die einzelnen Container zu bzw. ab. Dadurch sind immer nur zwei der drei Container in Betrieb, die den gesamten Kältebedarf von 2 MW abdecken. Der dritte Container befindet sich währenddessen in der Ruhephase. In dieses Rotationsprinzip sind alle drei Container inkl. des Mastercontainers eingebunden. Dieses redundant ausgelegte Konzept sorgt für Hochverfügbarkeit und Ausfallsicherheit der Anlage. Dank eines integrierten Schaltschranks kann bei Bedarf aber auch ein einzelner Container autark betrieben werden.

Jeder Container enthält eine wassergekühlte „Quantum“-Kältemaschine von Cofely (www.cofely.de) mit zwei Verdichtern, einem Sandfilter, einem Vier-Kammerbeckensystem sowie zwei Kühltürme des Typs „EWK 900“ mit einer Rückkühlleistung pro Kühlturm von 500 kW. Für die Prozesskühlung kühlt jede Kältemaschine Wasser von 18 auf 12 °C ab. Zusätzlich verfügt jeder Container über eine Wasseraufbereitungsanlage für die Kühltürme. Diese sorgen für eine besonders hohe Anlageneffizienz: Bei knapp unter 10 °C Außentemperatur schalten die „Quantum“-Kältemaschinen automatisch ab und die Kühltürme erbringen die geforderte Kälteleistung alleine. Damit verbessert sich die Energieeffizienz der Anlage zusätzlich. Die Anlage kann etwa 4500 Stunden in dieser Betriebsart der „freien Kühlung“, also ohne Kältemaschine, betrieben werden. Und auch an die Zukunft ist gedacht: Steigt der Kältebedarf der Fertigung, lässt sich das System jederzeit flexibel erweitern. Denn zusätzlich zur modularen Eigenschaft der Container haben die Kälteexperten eine mögliche Erweiterung auf elektrischer wie auch auf hydraulischer Seite gleich bei der Planung mitberücksichtigt.

Anspruch an Know-how

Ein Kältekonzept stellt an den Anbieter hohe Ansprüche. Denn für die Planung, Fertigung und den Betrieb der kompletten Anlage ist umfassendes technisches Wissen verbunden mit Know-how im Energiemanagement gefordert. Vor allem Kälteanbieter mit einem internationalen Kundenkreis stehen vor der Aufgabe, Kälte für die unterschiedlichsten – auch geografischen – Ansprüche bereitzustellen. Eine erste Anforderung ist die detaillierte Bedarfsanalyse zu Beginn eines Projekts. Hier müssen so viele Details wie möglich über die genauen Kundenanforderungen für eine besonders exakte Planung erfasst werden. Anhand dieser Bedarfsanalyse kann der Kälteexperte die einzelnen Komponenten auswählen und für das Gesamtkonzept optimal zusammenstellen – immer unter dem Aspekt der Energieeffizienz und mit Blick auf den gesamten Lebenszyklus einer kältetechnischen Anlage. Für besonders exakte Ergebnisse sollten bereits in der Planungsphase die Lebenszykluskosten für fünf, zehn und 20 Jahre sowie die jährlichen Betriebskosten basierend auf den lokalen Nebenkosten gegenüber dem tatsächlichen Verbrauch berechnet werden. Für den Kunden ergibt sich daraus eine klare Kostenkalkulation und somit hohe Planungssicherheit.

Neben der umfassenden Planungsexpertise erfordert ein Kältekonzept zudem ein tiefes Hintergrundwissen im Bereich der Systemintegration. Dabei muss der Anbieter als technischer Planer die verschiedenen Disziplinen beherrschen – von Rückkühlung über Kälteerzeugung bis hin zur Wasseraufbereitung, Pumpentechnik und Steuerung. Diverse technische Fachgebiete spielen zudem eine Rolle: Hydraulik, Elektrik oder Verfahrenstechnik. Nur mit diesem übergeordneten Wissen kann ein Anbieter die verschiedenen Technologien zu einem effizienten Gesamtsystem kombinieren. Wird ein Produkt ohne Expertise für das Gesamtsystem angeboten, liegt die Systemverantwortung beim Planer und letztlich beim Kunden. Hier entstehen weitere Schnittstellen, die zu Unsicherheiten in der hydraulischen Steuerung und zu Fehlern führen können.

Übernimmt dagegen ein einziger Anbieter im Rahmen eines Kältekonzepts alle Aufgaben – von der bedarfsgerechten Planung über die Errichtung bis hin zur Abstimmung der Komponenten und dem laufenden Betrieb – reduzieren sich die Investitionsrisiken für Unternehmen. Zusätzlich profitieren sie vom Rund-um-Service aus Planung, Engineering, Fertigung, Montage, Inbetriebnahme, Wartung und Service, von der Flexibilität, dem Kostenvorteil und der energieeffizienten Ausrichtung eines solchen Konzepts sowie der Berücksichtigung des gesamten Lebenszyklus der Anlage. Der Kunde erhält also optimierte, schlüsselfertige Kälte aus der Hand eines Lieferanten.