Absorptionskälteanlage Hummel mit Kompressoren und Freikühl-System
Die weitverbreitete Anwendung von Druckluftkompressoren für die industrielle Produktion sorgt für enormen Stromverbrauch und für eine entsprechende Menge an Wärme. Um diese nicht als Abwärme an die Umgebung zu verlieren, erzeugt die Absorptionskältemaschine Hummel® von Baelz bei Mondi Steinfeld im Sommer über Wärmerückgewinnung aus Heißwasser Kaltwasser für die energie- und kosteneffiziente Kühlung von Maschinen. Im Winter steht die Wärme für die Werksheizung zur Verfügung.
Druckluft ist in der Industrie ein unverzichtbares Medium für den Antrieb von Maschinen und Anlagen. Gleichzeitig haben Druckluftkompressoren einen beträchtlichen Anteil am Gesamtstromverbrauch eines Unternehmens. Bei Mondi Steinfeld, einem Unternehmen für die Produktion von nachhaltigen Kunststoffverpackungen, sorgt eine große Kompressor-Station für die Bereitstellung der benötigten Druckluft.
Bisher gaben die luftgekühlten Druckluftkompressoren im Werk ihre Abwärme ganzjährig ungenutzt an die Umgebungsluft ab.Zudem stellten energieintensive Kaltwassersätze die Kühlung der Produktionsmaschinen mit Kaltwasser sicher. Während der Heizperiode diente überdies eine Gasheizung zur Wärmeversorgung. Um diese ineffiziente Nutzung von Energie zu optimieren, wurde eine Lösung verwirklicht, die erhebliche Einsparungen bei Energieverbrauch und Kosten ermöglicht.
Wärmerückgewinnung mit der Hummel
Im Rahmen einer umfassenden Modernisierung wurden die alten Kompressoren durch neue, wassergekühlte energieeffiziente Modelle mit Wärmerückgewinnung ersetzt. Zudem wurde eine Absorptionskältemaschine „Hummel“ der Firma Baelz integriert, die einen wesentlichen Beitrag zur Nutzung der Abwärme leistet [1].
Im Gegensatz zu klassischen Kompressionskältemaschinen, die einen hohen Stromverbrauch zur Kälteerzeugung aufweisen, nutzt die Absorptionskältemaschine Hummel® die Wärmeenergie von Wasser ab ca. 60 °C als Antriebsquelle. Sie hat eine Nennleistung von 160 kWh und benötigt nur einen Bruchteil der elektrischen Energie im Vergleich zu konventionellen Kälteerzeugern. Mit dem CO2-neutralen Kältemittel Wasser und recyceltem Lithiumbromid als Lösungsmittel unterliegt sie nicht der Kältemittelverordnung. Weil Absorptionskältemaschinen besonders nachhaltig und umweltfreundlich sind, gibt es von der BAFA Fördermittel. [2].
Die Umsetzung der Maßnahmen bringt dem Unternehmen wirtschaftliche Vorteile.
Kühlung im Sommer
Die thermisch angetriebene Absorptionskälteanlage (AKA) Hummel nutzt die 185 kW Abwärme der Druckluftkompressoren und erzeugt daraus 150 kW Kälte. Die Kälte steht in Form von Kaltwasser für die Kühlung der Produktionsmaschinen bereit.So ermöglicht es die AKA, zwei energieintensive Kaltwassersätze abzuschalten.
Mit Abwärme heizen und mit Außenluft kühlen im Winter:
Heizen im Winter: Die Abwärme der Kompressoren wird direkt für die Zentralheizung genutzt, wodurch der Gasverbrauch erheblich reduziert wird. Um dennoch Kaltwasser für die Maschinenkühlung bereitzustellen, wurde zusätzlich ein Freikühl-Skid installiert. Es nutzt die kalte Außenluft. In dem Moment, in dem die Außentemperatur kalt genug ist, in der Übergangszeit und vor allem im Winter kühlt das System der freien Kühlung das Prozesswasser. Die Druckluftabwärme steht der Heizung also vollständig zur Verfügung.
Der Stromverbrauch reduziert sich weiter, da mechanische Kälteerzeugung in der kalten Jahreszeit kaum erforderlich ist.
Projektumsetzung und Förderung
Die Planung und Umsetzung dieser energieeffizienten Maßnahmen erfolgte durch die Firma Friedrich Jacob aus Weyhe, mit Unterstützung von Baelz in der Planungsphase.
Zur wirtschaftlichen Attraktivität des Projekts trägt die Förderung nach der BAFA-Kälte-Klima-Richtlinie bei. Absorptionskältemaschinen werden dabei mit ca. 30 bis 40 % bezuschusst, was die Investitionskosten erheblich senkt.Diese Maßnahmen zeigen, wie durch intelligente Nutzung vorhandener Energiequellen erhebliche Einsparpotenziale realisiert werden können – sowohl ökologisch als auch ökonomisch. Mit dieser Lösung setzt Mondi Steinfeld ein klares Zeichen für nachhaltigen Energieeinsatz in der Industrie.
Nils Kruse, Head of Maintenance bei Mondi in Steinfeld, zeigt sich mit dem Konzept und mit der neuen Anlage sehr zufrieden. Die erfolgreiche Umsetzung der Maßnahmen bringt dem Unternehmen nicht nur wirtschaftliche Vorteile, sondern leistet auch einen wertvollen Beitrag zur Reduzierung des CO2-Ausstoßes und zur nachhaltigen Ressourcennutzung.
Fazit
Mit der Absorptionskälteanlage Hummel wird die Abwärme, die durch den Betrieb der Druckluftkompressoren in großer Menge entsteht, energiesparend verwendet. Im Sommer stellt die thermisch angetriebene Hummel mit 80 °C heißem Wasser das Kaltwasser für die Kühlung der Produktionsmaschinen bereit. In der kühlen Jahreszeit, wenn die Abwärme energiesparend für die Werksheizung verwendet wird, übernimmt ein Freiluft Skid die Kühlung der Maschinen mit Kaltwasser.
[1] Zugleich heizen und kühlen mit Abwärme Wintgens, C.; Kilpper, R.: Zeitgleich Heizen und Kühlen mit Abwärme. Stuttgart: Gentner Verlag, TGA 10-2019
[2] Kälte aus Wärme mit niedriger Temperatur Kilpper, R.; Bälz, U. TGA Fachplaner 05 2015
Bild: Baelz & Sohn
Kühlung von Maschinen im Sommer mit Abwärme durch die Hummel
Baelz & Sohn
Abwärme für die Zentralheizung und Maschinenkühlung mit dem Freikühl-Skid
Baelz & Sohn
Nils Kruse vor der Hummel
Diese Wärmerückgewinnungslösung führt zu enormen Einsparungen:
Kälteerzeugung:
Energieeinsparung:218.560 kWh elektrische Energie pro Jahr
Kosteneinsparung:54.560,– EUR pro Jahr
CO2-Reduktion:83 Tonnen pro Jahr
Gesamteinsparung:85 % des bisherigen Energieverbrauchs
