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Energiespar-Kältetrockner

Druckluftaufbereitung: Effizient und umweltschonend
Energiespar-Kältetrockner

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Die kompakten Energiespar-Kältetrockner der Serie Secotec TG sorgen für eine effiziente Druckluftaufbereitung. Das leistungsstarke Kältespeicherkonzept und die serienmäßige netzwerkfähige Steuerung Sigma Control Smart gewährleisten einen materialschonenden und energiesparenden Betrieb in allen Lastphasen. Die Kältetrockner arbeiten mit dem zukunftssicheren Kältemittel R-513A.

Vielen ist inzwischen bekannt, dass Druckluft, die in der Industrie eingesetzt wird, aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten so gut wie immer aufbereitet werden sollte. Kältetrocknung ist dabei das am häufigsten angewendete Aufbereitungsverfahren. Neue Technologien ermöglichen es, Energie und Platz zu sparen, damit die Kosten zu senken und so effektiv und zuverlässig wie möglich Druckluft zu erzeugen. Der Einsatz von zukunftssicheren Kältemitteln spielt dabei ebenfalls eine wichtige Rolle.

Trockner im Dauerlauf

Um eine sicherere Druckluftqualität zu gewährleisten, wird im Normalfall empfohlen, bei herkömmlichen Trocknern die Kältekompressoren durchgehend laufen zu lassen, da sonst vor dem Start der Kompressoren je nach Größe des Kältetrockners bis zu einer Stunde benötigt wird, um die notwendige Kühltemperatur und den gewünschten Drucktaupunkt zu erreichen. Besonders bei herkömmlichen Großtrocknern bringt dies einen unnötig hohen Energieverbrauch mit sich.

Das bedeutet: Je umfangreicher der Teillastbetrieb ist, desto größer wäre die Energieverschwendung bei einem 24 h am Tag auf Spitzentemperaturen ausgerichteten durchlaufenden Kältetrockner. Unter derartigen Bedingungen kann der notwendige Energiebedarf für die Drucklufttrocknung bei der Drucklufterzeugung anteilig auf bis zu 20 % wachsen.

Kältetrockner mit Massespeicher schaffen hier Abhilfe. Besonders im Bereich unter 20 m³/min können im Teillastbetrieb deutliche Energieeinsparungen erreicht werden. Diese Trockner funktionieren ähnlich wie ein Druckluftspeicher. Dieser hat die Funktion, Lastveränderungen abzufangen und bei nahezu gleichem Druck den Kompressor in den Leerlauf zu setzen oder abzuschalten, solange sich noch ausreichend Druckluft im Behälter befindet.

Das Speichermittel besteht oft aus mineralischen Stoffen wie etwa Sand. Je größer die Leistung ist, desto mehr Masse muss eingesetzt werden, um die Schalthäufigkeit des Trockners in wirtschaftlichen Grenzen zu halten und einen konstanten Drucktaupunkt zu erreichen.

Latent-Wärmespeicher

Seit 2013 ist eine Technik auf dem Markt, die mit einem innovativen Material arbeitet, nämlich einem sogenannten Phase-Changing-Material (PCM = Phasen veränderndes Material). Phasenverändernde Materialien können sehr viel Energie speichern oder abgeben, wenn genau der Zeitpunkt genutzt wird, in dem sie eine Phasenveränderung durchlaufen, also z. B. zwischen flüssig und fest wechseln. Das ist das gleiche Prinzip, mit dem im Sommer Eiswürfel ein Getränk über längere Zeit kühl halten. Während sich die Eiswürfel im Glas befinden und schmelzen, bleibt die Temperatur des Getränks konstant.

Diese Speicher werden auch Latent-Wärmespeicher genannt, da sie die thermische Energie nahezu verborgen, verlustarm, mit beliebigen Wiederholzyklen und über lange Zeit speichern können. Bekannte Beispiele für Anwendungen sind Wärmekissen, wie sie von einigen Sportlern im Winter eingesetzt werden, Kühl-Akkus, die den Kühlschrank noch eine Weile auch dann weiter laufen lassen, wenn der Strom ausfällt oder mit Paraffin gefüllte Speicherelemente in den Tanks von solarthermischen Anlagen.

Bei Latent-Wärmespeichern werden meist spezielle Salze oder Paraffine als Speichermedium geschmolzen, die dabei sehr viel Wärmeenergie (zum Beispiel Schmelzwärme) aufnehmen. Das Entladen findet als Erstarren statt. Während des Vorgangs gibt das Speichermedium die zuvor aufgenommene große Wärmemenge wieder an die Umgebung ab. Beim Übergang von einem Aggregatzustand in den anderen bleibt die Temperatur konstant – genauso wie das Getränk mit dem Eiswürfel -, da die gesamte zugeführte Wärme in die Veränderung des Zustands investiert wird.

Energetische Vorteile

Die Kältetrockner der Serie Secotec TG von Kaeser arbeiten mit der neu entwickelten Latentwärme-Speichertechnik. Das Speichersystem bringt mehrere energetische Vorteile mit sich. Dank der kompakten Bauweise konnte der Druckverlust im Vergleich durchschnittlich auf 0,15 bar (25 %) abgesenkt werden, während herkömmliche Modelle einen Differenzdruck von mehr als 0,20 bar aufweisen. Auch der geringe Energiebedarf des PCM-Speichertrockners ist bemerkenswert. So benötigen die durchdachten Anlagen je nach Betriebszustand nur zwischen 70 und 100 W je m³/min zu trocknender Druckluft.

Darüber hinaus erlaubt diese Speichertechnik eine wesentlich kompaktere, kleinere und leichtere Bauweise des gesamten Kältetrockners. Nicht nur wegen des geringeren Platzbedarfs der neuen Komponenten, sondern auch wegen der speziellen Anordnung aller Bauteile, benötigt er bis zu 46 % weniger Stellfläche und ist rund 60 % leichter als herkömmliche Geräte mit Massespeicher.

Natürlich werden die modernen PCM-Speichertrockner auch durch eine hocheffektiv arbeitende Mikroprozessorsteuerung gesteuert, die sich in ein maschinenübergreifendes Managementsystem einbinden lässt. Hierbei ermöglichen die Steuerungen intern den Aufbau eines Großtrockners mit Kältekompressoren nach dem bewährten Splittingsystem einer Druckluftstation, um ihn optimal an Teillastdruckluftverbräuche anzupassen. Darüber hinaus ist es möglich, zusätzlichen Feinabgleich durch die Ansteuerung von drehzahlgeregelten Ventilatoren zu ermöglichen. Neben der Möglichkeit, alle internen Systeme anzusteuern und zu regeln, bietet sie auch eine Vielzahl effizienter Analyse- und Überwachungsmöglichkeiten so zum Beispiel auch Fernüberwachung und vorausschauende Wartung.

Umweltschutz als Verpflichtung

Spätestens seit Eintreten der F-Gase-Verordnung ist Klimaschutz für alle eine Verpflichtung. Viele der alten Kältetrockner fahren allerdings auch heute noch mit Kältemitteln wie zum Beispiel 404A. Dieses hat ein Treibhauspotenzial GWP (global warming potential) von 3.922. Bei den Kältetrocknern der Serie Secotec TG wurde hingegen das derzeit für Kältetrockner bestmöglich verfügbare Kältemittel eingesetzt: R513A mit einem GWP von 361. Das Treibhauspotenzial dieses Mittels ist also im Vergleich zu bisher eingesetzten Stoffen deutlich geringer. R-513A ist langfristig verfügbar und weder toxisch noch brennbar, sodass keine zusätzlichen Anforderungen an Betreiber und Servicedienstleister gestellt werden. Aufgrund der Optimierung der Systeme konnten darüber hinaus die Kältemittelmengen grundsätzlich reduziert werden, sodass auch das CO2 äquivalent das Produkt aus GWP und Masse des Kältemittels in einer Anlage reduziert werden konnte. Das heißt, in dieser Beziehung entsprechen
die Trockner den aktuellen Vorgaben des Umweltschutzes und auch der Gesetzgebung.

Kaeser Kompressoren SE, Coburg


Autoren: Erwin Ruppelt Daniela Koehler

Leitender Projektingenieur,

Kaeser Kompressoren

Pressesprecherin,

Kaeser Kompressoren

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