Energieeffiziente industrielle Kälteversorgung

Wie lässt sich die Energieeffizienz und -flexibilität in bestehenden Kälteversorgungssystemen auf dem Weg zu einer klimaneutralen Produktionsinfrastruktur steigern? Dies ist eine der Fragen, welche im Rahmen des Projekts „ETA im Bestand “ erforscht werden. Hierfür wurden im August 2022 umfangreiche Baumaßnahmen im Außenbereich der ETA-Fabrik zur Modularisierung und Optimierung des Kälteversorgungssystems abgeschlossen. Ziel war hierbei sowohl die Optimierung der Speicherinfrastruktur zur Abwärmenutzung als auch die Erweiterung des Kälteerzeugungsportfolios zur möglichst effizienten Kältebereitstellung.

Das Kernelement ist hierbei ein neues Kälteaggregat des Herstellers „Efficient Energy“, welches durch die Verwendung von Wasser als Kältemittel auf klimaschädliche Gase und Gefahrstoffe verzichtet. Darüber hinaus verfügt die Anlage über einen Freikühlmodus, welcher bei ausreichend geringen Außentemperaturen den klassischen Kreisprozess ersetzt. Hierfür wurde zusätzlich zur Kältemaschine ein Trockenkühler in V-Form in das Kälteversorgungssystem integriert. Dieser stellt mithilfe von vier Axialventilatoren eine Kälteleistung von 60 kW nahezu stufenlos bereit. Dies reduziert den elektrischen Energiebedarf zur Kälteerzeugung im Vergleich zu Bestandssystemen auf ein Minimum.

Auf dem Weg zu einer klimaneutralen Produktionsinfrastruktur ist neben der Kälteerzeugung auch die Kältespeicherung von großer Bedeutung, weshalb ein unterirdischer Kaltwasserspeicher mit einem Fassungsvermögen von 25.000 l in das Versorgungssystem integriert wurde. Hierdurch kann beispielsweise die im Freikühlmodus effizient erzeugte Kälte zwischengespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt bereitgestellt werden. Darüber hinaus wurde ein Speicher gleichen Volumens mit dem Warmwassernetz der ETA-Fabrik verbunden, welcher nun die Speicherung industrieller Abwärme aus Produktionsprozessen ermöglicht. Der Umbau der Speicherinfrastruktur trägt damit maßgeblich zur energieeffizienten und -flexiblen Betriebsstrategie der ETA-Fabrik bei.

Eine Grundvoraussetzung zum intelligenten Betrieb einer komplexen Produktionsinfrastruktur, wie sie in der ETA-Fabrik vorliegt, ist ein lückenloses Energiemonitoring sowie die Gewährleistung der sicheren Anlagensteuerung durch eine erweiterbare Automationsarchitektur. Aus diesem Grund wurde im Rahmen der Umbaumaßnahmen auch eine neues Datenmodell zur schnellen und einheitlichen Automatisierung versorgungstechnischer Systeme entwickelt und implementiert. Zukünftige Untersuchungen werden insbesondere den optimierten Anlagen- und Speicherbetrieb im energetischen Gesamtsystem der ETA-Fabrik adressieren.

links: Kälteversorgungssystem im Außenbereich der ETA-Fabrik
mitte: Neues Kälteaggregat – eChiller der Fa. Efficient Energy
rechts: Trockenkühler in V-Form der Fa. Güntner

links: Pumpengruppen zur Anbindung an die Versorgungstechnik
mitte: Baumaßnahmen zur Anbindung der Kälteversorgungssystems sowie der unterirdischen Speicher
rechts: Verhebung Betonschacht