Gegründet im vorletzten Jahrhundert ist unser Kunde bis heute stolz auf seine Herkunft. Der Standort in der Nähe einer Mühle war bei der Gründung ein strategisch gut gewählter Platz, um das Wasser zur Kühlung des geschmolzenen Kupfers zu verwenden. Über die Zeit entwickelte sich ein weltweit agierendes Spritzgussunternehmen. Obwohl der wassernahe Standort geblieben ist, setzt es längst auf modernere Methoden zur Kühlung der Produktion.
Zum Projektstart waren zwei Kältemaschinen im Einsatz, doch die erforderliche Redundanz war nicht möglich: Eine der installierten Kältemaschinen (KM1) fiel zu häufig aus, die andere (KM2) war zu klein, um die gesamte Produktion ausreichend zu kühlen. Vor allem während der immer wärmer werdenden Sommermonate wurde der Zustand zunehmend kritischer: Zeit zu handeln und sich mit dem Thema Kühlung auseinanderzusetzen.
Mit seinem Anspruch an technische Innovation, ausfallsichere Produktion und Nachhaltigkeit war es dem Kunden wichtig, bei der Investition in eine neue Kältemaschine das bestehende Gesamtsystem und auch die zukünftig anfallenden Betriebskosten zu berücksichtigen. Selbstverständlich aber auch die Umweltaspekte und die Sicherheit des verwendeten Kühlmittels.
Bevor die Entscheidung für eine neue Maschine getroffen werden kann, ist es essenziell, die aktuelle Situation der Kälteerzeugung und des Kälteverbrauchs umfänglich zu analysieren. Über einen Zeitraum von acht Tagen hat SEMPACT jeweils den Stromverbrauch und die Kälteerzeugung der beiden Kältemaschinen sowie den Kälteverbrauch analysiert. Mit diesen Messdaten konnte der Kälteverbrauch der Produktion bestimmt werden sowie die erzeugte Kältemenge und die Effizienz der Kälteerzeugung.
Zur Bewertung der Effizienz von Kältemaschinen wird der sogenannte EER (Energy Efficiency Ratio) berechnet. Für KM2 beträgt der EER 3,9. Obwohl die Maschine damit im Benchmark liegt, kann die Effizienz bei gleichbleibender Kälteanforderung mit einer Ergänzung durch einen Freikühler in diesem Projekt signifikant gesteigert werden. Die Voraussetzungen sind gut, denn der Standort des Unternehmens ermöglicht es, die freie Kühlung bis zu 5.000 Stunden pro Jahr zu nutzen.
Die Abkürzung EER (Energy Efficiency Ratio) ist ein genormter Begriff um die Leistung von Klimageräten im Verhältnis zu ihrem Stromverbrauch zu setzen.
EER bezieht sich auf die Kühlleistung.
Beispiel: Ein EER von 5,0 bedeutet 5 kW Kühlleistung bei 1 kW Stromverbrauch. Vereinfacht gesagt: je höher der Wert, desto effizienter die Maschinen.
Der Effizienz-Benchmark für eine moderne Kältemaschine liegt bei einem EER von >4.
Mit den Ergebnissen der Analyse und den Anforderungen nach möglichst hoher Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit kann nun die passende Systemauswahl getroffen werden. Dafür stellt SEMPACT unterschiedliche Techniken und Kältemittel gegenüber.
Aufgrund der Effizienz- und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung ist die Empfehlung von SEMPACT, KM2 in Betrieb zu lassen. Ergänzt wird die Kompressionskälteanlage mit einer Turbokältemaschine in Kombination mit freier Kühlung. Diese Konstellation ermöglicht dem Kunden im Winter, seine benötigte Kälte allein durch die Nutzung der freien Kühlung zu erzeugen. In der restlichen Zeit wird ein Mischbetrieb von Turbomaschine und Freikühlung genutzt. Im Jahresmittel ergibt das einen EER von 13,6 – eine deutliche Steigerung der Energieeffizienz bei gleichzeitiger Reduktion des Stromverbrauchs. Dadurch spart der Kunde durchschnittlich 36.000 € im Jahr allein an Stromkosten. Ein weiteres Argument für das gewählte System ist der Amortisationszeitraum von nur 3,4 Jahren. Bei einer zu erwartenden Standzeit von 20 Jahren hat der Kunde ein Einsparpotenzial von 715.000 € Betriebskosten.
Bei der Auswahl des Kältemittels ist es wichtig, dass dieses zu der vorhandenen technischen Anwendung passt. Das bedeutet, dass kritische Temperaturen und kritischer Druck ausreichend über und die Erstarrungstemperatur ausreichend unterhalb der üblichen Betriebsbedingungen liegen müssen. Zudem haben viele Kältemittel Einfluss auf den Abbau der Ozonschicht und sollten deshalb nicht mehr verwendet werden. Zur Beurteilung von Kältemitteln stellt man das Treibhauspotenzial dar (GWP, Global Warming Potential). Das CO2-Äquivalent soll einen Vergleich von treibhausrelevanten Substanzen zu CO2 ermöglichen. Der Kunde nutzte bisher das Kältemittel R134a mit einem GWP von 1430. Unsere Empfehlung ist ein Wechsel zu dem synthetischen Kältemittel R1234ze, mit einem GWP von 7.
Die neu installierte Anlage mit dem von uns empfohlenen Kältemittel hätte eine Reduktion der indirekten CO2-Emissionen von ca. 50 % zur Folge. Somit hat das Projekt eine positive Auswirkung auf die CO2-Bilanz des Unternehmens. Eine Bewertungsgrundlage, die immer mehr an Bedeutung gewinnt.
Als Fazit des Projekts halten wir fest, dass die Optimierung eines bestehenden Systems durch freie Kühlung und die Auswahl eines umweltfreundlicheren Kältemittels bereits großen Einfluss auf die Energieeffizienz und Umweltaspekte ihrer Produktion haben. Wir beraten Sie gerne, um ein passendes System für ihre Produktionsumgebung zu finden.
