Wasser als zukunftssicheres Kältemittel?

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Gardena macht sich in Pilotprojekt mit der eChiller-Technologie der Efficient Energy GmbH frei von der F-Gase-Verordnung.

Auch wenn die Kühlung in der Kunststoffverarbeitung maßgeblich über die Qualität des Endproduktes entscheidet, erhält diese im Normalfall wenig Aufmerksamkeit, solange die bestehende Kälteversorgung keine Probleme bereitet. Spätestens seit Inkrafttreten der EU F-Gase-Verordnung wird sich dies jedoch ändern. Die F-Gase-Verordnung gilt für alle Bereiche der privaten und gewerblichen Kälteerzeugung und verschont somit auch die Kunststoffindustrie nicht. Zum Schutz des Klimas sieht die EU-weit gültige Verordnung vor, dass die Emissionen fluorierter Treibhausgase bis zum Jahr 2030 um nahezu 80 % gesenkt werden. Die Maßnahmen zur Umsetzung dieser ambitionierten Ziele resultieren unweigerlich in Einschränkungen für Betreiber von Kälteanlagen, die sich bereits jetzt in Form von Preissteigerungen und Engpässen von Kältemitteln, Limitierungen bei der Auswahl von Neuanlagen und Nachfüllverboten für Bestandsanlagen auswirken. Daher ist es für kunststoffverarbeitende Betriebe unumgänglich die Zukunftssicherheit ihrer Kältetechnik zu hinterfragen, sich Gedanken darüber zu machen, welche Kältemittel verwendet werden und wie ein Umstieg von treibhauswirksamen hin zu natürlichen und zukunftsfähigen Kältemitteln gelingen kann.

Leitungswasser für Extruderkühlung

Die Gardena Manufacturing GmbH in Gerstetten bei Ulm ist ein Tochterunternehmen des Husqvarna Konzerns und der Produktionsstandort von Spritzgießkomponenten für Gartentechnik. Gardena zeichnet sich durch hohe Innovationskraft aus und hat sich am Standort in Gerstetten, an dem seit über 60 Jahren Komponenten in Serienfertigung produziert werden, bereits frühzeitig mit der Thematik der F-Gase-Verordnung auseinandergesetzt. Da die Kühlung von 100 Spritzgussmaschinen und einem Extruder äußerst energieintensiv ist, zielte der geplante Umstieg auf ein neues Kältesystem jedoch nicht nur auf die Einhaltung der F-Gase Verordnung, sondern auch auf Energieeinsparungen ab. Die Kälteanlage eines Extruders zur Produktion von Bewässerungsschläuchen, die mit dem Kältemittel R134a arbeitete, wurde im Rahmen eines Pilotprojektes durch eine Kältemaschine der eChiller-Modellreihe der Efficient Energy GmbH ersetzt. Diese arbeitet ausschließlich mit Wasser als natürlichem Kältemittel, erzeugt das benötigte Kaltwasser im Temperaturbereich zwischen 16 °C und 20 °C und hat eine Kälteleistung von 30 kW.

Vorteile in der Extruderkühlung

HFKWs und natürliche Ersatzkältemittel mit ihrem GWP (Global Warming Potential) und Gefährdungspotenzial im Vergleich. Grafik: Efficient Energy

Abgesehen davon, dass sämtliche kältemittelrelevanten Verordnungen bei Wasser nicht greifen, ermöglicht das ungiftige Niedrigdruckkältemittel, eine Aufstellung in unmittelbarer räumlicher Nähe zum Extruder. Die produkt- und produktionsnahe Aufstellung des leisen und vibrationsfreien eChillers lässt eine direkte Interaktion mit dem Betreiber und eine einfache Handhabung beim Produktwechsel mit Vorlauftemperaturen des Kaltwassers zwischen 16 °C und 18 °C zu. Zusätzlich erlaubte die räumliche Nähe die Verwendung von kurzen Rohrleitungen, mit deren Hilfe eine Reduzierung der Pumpengröße und des Pumpenenergieverbrauchs erzielt wurde.

Eine wichtige Systemkomponente im Hinblick auf die Betriebskosten ist die integrierte, stufenlose Regelung, die einen idealen Wechsel zwischen den Betriebsmodi sicherstellt und damit Temperaturen sowie die Kälteleistung produktionsbezogen erzeugt. Zusätzlich erhöht die jeweils angepasste Sollwerttemperatur die Betriebsstunden im Freikühlmodus des eChillers. Durch die integrierte freie Kühlung werden Energieeinsparungen von bis zu 80 % gegenüber der konventionellen Kälteerzeugung erzielt und die Investitionskosten reduziert, da kein separater Freikühler integriert werden muss. Zusätzlich wird die eChiller-Installation derzeit vom Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle in Eschborn (BAFA) in nennenswertem Umfang finanziell gefördert.

Harald Wöhrle, Technischer Leiter der Gardena Manufacturing GmbH in Gerstetten, zeigt sich begeistert von der Umstellung der Extruderkühlung auf Wasser als ein natürliches und zukunftssicheres Kältemittel: „Der Einsatz der eChiller-Technologie macht sich für uns nicht nur im Hinblick auf die Betriebskosten und Energieeinsparungen bezahlt, sondern hilft uns auch die CO2-Bilanz des Unternehmens weiter zu verbessern.“

Weiterer Einsatz in Planung

Der eChiller überzeugt auch im langfristigen Betrieb durch die Erfüllung aller ökologisch und ökonomisch gesteckten Ziele. Seit Inbetriebnahme ist der eChiller bei Gardena Manufacturing im Dauerbetrieb und nach dem ersten Betriebsjahr konnte über das eChiller Monitoring eine Jahresarbeitszahl für Kälte von über 16 ermittelt werden. Die Jahresarbeitszahl drückt aus, wie viele kWh elektrische Antriebsenergie in einem Jahr verbraucht wurde, um die für die Anwendung erforderliche Kälteenergie bereitzustellen. Da die Produktion des Extruders ausgelastet ist, wird über eine Erweiterung nachgedacht, die laut Wöhrle, wieder den Einsatz der eChiller-Technologie vorsieht.

sl

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