Wie das Beispiel eines Gelatine-Werks zeigt, bieten innovative Technologien auch im Pharma-Bereich Lösungen für einen verantwortungsvollen Umgang mit Energie und schaffen unter bestimmten Voraussetzungen einen optimierten Produktionsablauf. Die Gelatine-Produktion stellt hohe Anforderungen an die Geräte-Peripherie. Außenluft muss für einen Pulvertrockner in warme, trockene Luft umgewandelt werden. Die Lufttemperatur zur Trocknung darf dabei keinesfalls 32 °C übersteigen, da sich das Präparat ansonsten verflüssigen würde. Der Restgehalt Wasser sollte maximal sechs Gramm pro Kilogramm Luft betragen. Außerdem muss die zur Trocknung verwendete Luft frei von Verunreinigungen sein. Die Einhaltung dieser Parameter war für die dargestellte Anwendung zwingend erforderlich.
Die Firma Indutec, die als Partnergesellschaft der En-Control zur Seite steht, lieferte mit der patentierten Sorptionstechnik eine ideale Lösung: Die Entfeuchterleistung der Anlage beträgt 14 g H2O / kg Luft mit einem Durchlaufvolumen von 40000 m³ Luft pro Stunde. Der Restgehalt H2O liegt bei 2 g (± 0,5 g) pro Kilogramm Luft mit einer konstanten Temperatur zwischen 26 bis 27 °C.
Energiesparende und saubere Trocknung
Verschiedene Faktoren verhelfen der Sorptionstechnik im genannten Anwendungsfall zu einer erheblichen Energieeinsparung: Bei der Aufbereitung der Außenluft wurden zur Einhaltung der Vorgaben zwei Speicher parallel eingesetzt, wobei die Betreiber im Winter wegen der geringeren Außenluftfeuchte auf einen Speicher verzichten konnten. Die Sorptionstechnik verwendet die in der Luft enthaltene Energie (Wärme) zur Trocknung darüber hinaus konnte die Rückluft voll genutzt werden.
Die Anschaffungskosten und Betriebskosten sind geringer als bei vielfach eingesetzten LiCl-Anlagen. Der Betrieb ist ungefährlich, weil Techniker nicht mit Chemikalien hantieren müssen, gleichfalls muss keine Korrosion befürchtet werden. Weiterer Vorteil: Man ist nicht an die Maßgaben des Wasserhaushaltsgesetzes (WHG) gebunden. Außerdem ist die Luft frei von Rückständen und Aerosolen. Kühlwassermenge und Dampfverbrauch sind geringer bei minimalen Schwankungen.
Die Sorptionstechnologie von Kronauer zur Luftkonditionierung (Entfeuchtung, Trocknung, Heizung, Kühlung) arbeitet mit Energierückgewinnung besonders effizient. Sie ermöglicht gegenüber herkömmlichen Anlagen als Energieeinsatz Solarenergie, Abwärme von Blockheizkraftwerken (BHKWs) oder von Produktionsprozessen, weil die Speicher bereits mit Temperaturen von 65 °C regeneriert werden können. Das ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber Absorptionskälteanlagen, die mindestens 110 °C benötigen. Die Sorptionsentfeuchtung mit der Vier-Stufen-Wärmerückgewinnung schafft so eine hohe Betriebskosteneinsparung: Die zur Regeneration des Sorptionsspeichers eingesetzte Wärme kann zu 100 % zurückgewonnen werden. Darüber hinaus gewährleistet die kontinuierliche Entfeuchtung durch die Anlage eine schonende Trocknung bei niedrigen Temperaturen.
Unsere Sorptionstechnik verwendet in ihrem Speicher spezielle Granulate aus Alumosilikaten, die nicht brennbar, toxikologisch unbedenklich und umweltfreundlich zu handhaben oder zu entsorgen sind, beschreibt der Entwickler Dieter Kronauer die Vorteile. Mit der großen inneren Oberfläche absorbiert das Granulat Wasser, das sich in Form von Dampf im ankommenden Luftstrom befindet und setzt dabei Wärme frei. Dieser Prozess kann zur Erzeugung von Trocken-, Feucht-, Warm- und Kaltluft oder Warmwasser verwendet werden und ist reversibel. Die im Wechsel angeordneten Adsorber und Kühlsegmente erreichen eine hohe Entfeuchterleistung während ein Segment entfeuchtet, regeneriert das andere. Die latente Wärme des Abluftstroms wird in sensible Wärme umgewandelt.
Die Kronauer Sorptionstechnologie benötigt weniger Platz als vergleichbare Rotations-Sorptionstechnik. Die Energieersparnis ist enorm, weil kein Strom für Kälteproduktion benötigt wird. Die Luftqualität ist sehr gut, weil Schmutzpartikel adsorbiert und Keime, Bakterien sowie Viren durch die Desorption weitgehend abgetötet werden. Darüber hinaus bietet die Anlage eine wartungsfreie Lebensdauer von 15 bis 20 Jahren. Ferner können bestehende Anlagen ergänzt werden.
Sorptionstechnik als Vollklimaanlage
Die beschriebene Technologie eignet sich auch zur Klimatisierung von Räumen. In Form und Abmessung entsprechen sie den Kastengeräten von Lüftungsanlagen, die Speichergröße wird jeweils nach der gewünschten Entfeuchtungsleistung ausgelegt. Im Sommerbetrieb nutzt die Anlage 100 % Außenluft und trocknet den Volumenstrom von 12 auf 6 g H2O / kg Luft. Das Kühlwasser aus dem Abluftkühlturm (13) erzeugt 24 26 °C Kühlung (8), damit erreicht der Zuluftstrom aus der Adsorptionsphase ein niedriges Temperaturniveau. Ein nachgeschalteter Rieselbefeuchter (10) kühlt den Luftstrom auf circa 18 °C mit 10g H2O / kgLuft ab. Im Winter arbeitet die Zuluftanlage mit Außen- oder Umluft. Die Desorptionsluft (14) sorgt für die nötige Luftfeuchte im Speicher und aktiviert damit die sorptive Wärmepumpe. Falls erforderlich, heizt ein Nachheizer (9) etwas nach. Der Rieselbefeuchter übernimmt die erforderliche Befeuchtung.
Auch bei Verwendung als Vollklimaanlage benötigt die Sorptionstechnik sehr wenig Energie. Für das Austreiben des verwendeten Sorbats kann wegen der geringen Desorptionstemperatur Abwärme genutzt werden: Um ein Kilogramm Wasser aus dem Sorbenz zu entfernen, benötigt man 0,7 kWh Heizleistung diese Energie kann zum Beispiel aus Abwärme eines BHKW oder aus Produktionsprozessen gewonnen werden, oder mittels Solarkollektoren. Weiterer Vorteil: Das verwendete Granulat bindet Keime aus dem Zuluftstrom, so dass die klimatisierte Luft weitgehend frei von Krankheitserregern bleibt. Die Sorptionsanlage kann in bestehende Klimaanlagen integriert werden.
Kostentransparenz mit Planungssicherheit
Die Grundlage aller Überlegungen zur Steigerung der Energieeffizienz durch En-Control bildet eine umfassende Aufnahme der Verbrauchsstruktur und dem daraus resultierenden Energiebedarf und -verbrauch. Viele Betriebe wissen gar nicht um den Strombedarf einzelner elektrischer Geräte oder wo Energie verloren geht. Eine Vielzahl unterschiedlicher Ansätze stehen zur Verfügung, um den Verbrauch elektrischer Energie zu senken.
Das Energie-Controlling berücksichtigt betriebswirtschaftliche sowie technische Aspekte gleichermaßen: Das betriebswirtschaftliche Controlling umfasst die planmäßige Überwachung kostenrelevanter Unternehmensparameter, das technische Controlling erfasst Mess-, Steuer- und Regelungsabläufe in Produktions- bzw. Nutzungseinheiten. En-Control achtet darauf, dass die Integration der Produkte keinen Einfluss auf die Leistungsabgabe nimmt. Kunden gehen dabei keinerlei Risiko ein: Nach einer detaillierten Analyse berechnen Fachleute vorab eine Ersparnisquote und erstellen ein Angebot mit Ersparnis-Garantie für alle erforderlichen Leistungen ohne versteckte Kosten.
Alle elektrischen Betriebsmittel durchlaufen eine gründliche Strukturanalyse. Hierbei berücksichtigen Mitarbeiter von En-Control leistungskonstante, energiekonstante und spannungsabhängige Verbraucher mit ihrer jeweiligen Leistungsaufnahme: Sie setzen einen Spannungs-Datenlogger, um eine zuverlässige Aussage über die Ersparnis zu treffen. Das Gerät zeichnet die im Unternehmen vorherrschende Spannung über den Zeitraum von rund einer Woche auf, danach erfolgt die Datenauswertung. Auf Basis der technischen Aufnahme, Spannungsmessungen und den übermittelten Verbrauchszahlen sowie Bezugskonditionen wird die Ersparnisquote errechnet und ein Angebot mit Ersparnis-Garantie inklusive aller Kosten unterbreitetet.
Fazit
En-Control erreicht eine Win-win-Situation für alle Beteiligten und leistet zudem einen wichtigen Beitrag zur Minderung umweltschädlicher CO2-Emissionen. Denn der Einbau der genannten Anlage lohnt sich nicht nur wirtschaftlich, sondern er leistet auch einen Beitrag zum Klimaschutz: Jede eingesparte Kilowattstunde reduziert den CO2-Ausstoß um 636 g (Quelle: Gesamt-Emissions-Modell integrierter Systeme GEMIS 2.1. Hessisches Ministerium für Umwelt und Energie).-
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Sebastian Igel
Geschäftsführer En-Control Gesellschaft für Energie-Controlling, Hannover
