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EnergiemanagementKälte aus der Kiste

Container-Kühlsystem mit maximaler Energieeffizienz für höchste Ansprüche
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Energiemanagement: Kälte aus der Kiste
Eine effiziente Kühlanlage für den Betrieb von bis zu 120 Spritzgießmaschinen hat ein Automobilzulieferer aus guten Gründen nicht inhouse installiert sondern als flexibles Containersystem außerhalb der Produktionsgebäude.

Gut 2100 Kilowatt Kühlleistung veranschlagte der Kunststoffverarbeiter für seinen neu zu errichtenden Standort - und definierte darüber hinaus ein anspruchsvolles Pflichtenheft für die gesamte Werkzeug- und Hydraulikkühlung. Ein Eckpunkt: Die gesamte Kühltechnik sollte außerhalb des Kerngebäudes untergebracht werden, um auch künftig auf wachsenden Platzbedarf oder Standortverlagerungen schnell und kostengünstig reagieren zu können. Das Planungsergebnis: Ein neben dem Gebäude platzierbares Container-Kühlsystem mit mehr als 2100 Kilowatt Kühl- und Heizleistung für bis zu 120 Hochleistungs-Spritzgießmaschinen.

Neben der auch bei extremen Wetterlagen und Auslastungen sichergestellten Kühlung aller angeschlossenen Maschinen stand die Minimierung des Energieverbrauchs ganz oben auf der Wunschliste. Weinreich setzte auf die Kombination verschiedener Technologien und Komponenten, um das Gesamt-Optimum zu erreichen.

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Selbstentleerende Freikühler werden zur direkten Kühlung des Werkzeug-Kühlwassers mithilfe der Umgebungsluft eingesetzt. Dieses System arbeitet zuverlässig bei einer Vorlauftemperatur von 15 Grad Celsius und bis zu 12 Grad Celsius Außenluft-Temperatur. Die Freikühler bilden die bewährte Basiskühlung mit hoher Energieeffizienz dar. Gegenüber einer vergleichbaren dezentralen Kompressorkühlanlage entstehe alleine hier eine Stromkosten-Ersparnis von 31.000 Euro pro Jahr im Vierschichtbetrieb.

Regenwasser trifft auf High-tech

Zusätzlich zum Freikühler wurde ein Edelstahl-Kühlturm mit Plattenwärmetauschern installiert. Dieser garantiere die Produktionssicherheit bis 40 Grad Celsius Umgebungstemperatur. Kühlturmanlagen benötigen für den Betrieb bei hohen Außentemperaturen Fremd-Kühlwasser. Statt auf teures Trink- oder Brauchwasser des örtlichen Versorgers zuzugreifen, wird hier das Nachspeisewasser vollständig aus einer Regenwasserzisterne entnommen. Die wurde so groß dimensioniert, dass auch in Trockenperioden auf teures Frischwasser verzichtet werden kann. Die Systemtrennung übernehmen die Platten-Wärmetauscher. Eine Vermischung des Kühlwassers mit dem Regenwasser findet nicht statt. Es ergibt sich laut Anlagenbauer eine Wasserkosten-Ersparnis von 9000 Euro pro Jahr im Vierschichtbetrieb.

Um auch Spitzenlasten oder extreme Wetterbedingungen abzufangen, verbaute Weinreich die aktuelle Version der eigenentwickelten 2-Kreis-Kompressorkühlanlage. Alleinstellungsmerkmal hierbei sei, dass die Verflüssigungstemperatur der Verdichter gleitend herabgesetzt werden kann (GVTe). Somit werde nur die notwendige Kompressorkühlleistung bedarfsgerecht modulierend zur Verfügung gestellt. Dies geschieht durch Verringerung der Antriebsleistung der Kompressoren. Diese Technologie ermögliche eine Ersparnis von 19.000 Euro jährlich im Vierschichtbetrieb.>/p>

Maschinenabwärme sinnvoll genutzt

Die auch in der Winterzeit erhebliche Maschinenabwärme wird der Fußbodenheizung über einen im Hydraulikkühlungs-Rücklauf installierten Platten-Wärmetauscher zugeführt. Die gesamte Wärmemenge von 700 Kilowatt aus den Spritzgießmaschinen wird in der Heizperiode an die zentrale Heizungsanlage des Gebäudes übermittelt. Dies entlastet die Gaszentralheizung des etwa 12.000 Quadratmeter großen Gebäudes. Allein das sorge für eine Heizkosten-Ersparnis von etwa 25.000 Euro pro Jahr.

Alle installierten Kaltwasserpumpen sind mit IE-3-Motoren und Frequenzreglern ausgestattet. Damit wird auch bei geringerer Kühlleistungs-Anforderung der Druck in den Kühlwassersystemen konstant gehalten. Diese bedarfsgerechte Regelung ist bei den Weinreich-Containerkühlsystemen aufpreisfreier Standard. Diese Investition spare rund 4000 Euro jährlich.

Für den Notfall gerüstet

Neben der vollgrafischen Touch-Panel-SPS wurde zusätzlich eine elektromechanische Standardregelung installiert, um auch bei Computerausfall oder Softwareproblemen das manuelle Führen der Anlage zu ermöglichen. Bei einem kompletten Stromausfall garantiert ein leistungsstarker Notstromgenerator die Versorgung und damit die Kühlung aller Werkzeuge, um Folgeschäden zu vermeiden.

Jährliche Wartungsarbeiten können ohne Abschalten der Anlage durchgeführt werden, da alle Kreisläufe und systemrelevanten Bauteile doppelt ausgelegt wurden.

Auf Sicherheit ausgelegt sind auch andere Komponenten des Systems: Kühlwassertanks sind als Mehrkammertanks ausgelegt und aus Edelstahl oder PE geschweißt. Rissbildung, Undichtigkeiten und Alterung sollen vermieden werden. Die mit Filtern versehenen Plattenwärmetauscher verfügen über einen wartungsfreundlichen Aufbau: Mit geringem Aufwand seien sie schnell zu tauschen oder zu reinigen.

Schnell zum Echtbetrieb

Dank platzsparende Unterbringung in einem wärme- und schallisolierten Doppelcontainer wurde die Inbetriebnahme der Anlage innerhalb von zwei Tagen möglich. Der hohe Grad an Vormontage reduzierte den Arbeitsaufwand vor Ort. Nach dem Absetzen der beiden jeweils Container auf die vorbereiteten Fundamente waren nur noch die Verbindung der beiden Module zu einer insgesamt etwa 5 × 6 Meter großen Einheit und der Anschluss an das bauseitige Maschinenkühlsystem notwendig.

Auch diese Installation spricht für die Zentralkühlung. Neben dem insgesamt geringeren Platzbedarf ist in der Regel eine erheblich bessere Energieeffizienz zu erreichen, eine zentrale Steuerung und ein deutlich gesunkener Wartungsaufwand sorgen für eine langfristige Kosteneinsparung im Produktionsprozess. Dabei bietet die Containerbauweise eines Flexibilitätspotenzial und schnelle Inbetriebnahme mit geringen baulichen Vorleistungen. Bei geschicktem Aufbau sind einfache und schnelle Wartung und Reparatur möglich. Den Tausch von Komponenten können üblicherweise Haustechniker des Anwenders übernehmen, alternativ der 24-Stunden-Kundendienst.

Kosten senken mit Perspektive

Die Energiekosten werden tendenziell nicht sinken, sie machen einen weiter steigenden Anteil an den Produktkosten aus. Während bei Maschinen und Materialeinkauf nur noch sehr eingeschränkte Möglichkeiten der Kostensenkung bestehen, bietet der Energieverbrauch in vielen Unternehmen noch erhebliches Potenzial. Die beschriebene Konfiguration sorgt laut Lieferant dafür, dass sich diese Investition nach weniger als fünf Jahren amortisiert.

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