Eine moderne Prozesskühlung muss nicht nur zuverlässig sein. Vielmehr spielen zunehmend betriebswirtschaftliche und ökologische Faktoren eine große Rolle. Dazu gehören auch Prüf- und Instandhaltungskosten, die das Bundesimmissionsschutzgesetz vorschreibt, Stichwort: Legionellen.

Die thyssenkrupp Rasselstein, ein Tochterunternehmen der thyssenkrupp Steel Europe, ist der einzige deutsche Hersteller von Verpackungsstahl. Er fertigt verzinntes oder spezialverchromtes Feinstblech in Dicken von 0,100mm bis 0,499mm mit und ohne Beschichtung, das an rund 400 Kunden in über 80 Ländern geht. Im Walzwerk in Andernach stand Projektleiter Patrick Muders 2022 vor einer großen Herausforderung: Die alten Hauptantriebe aus den 1970er-Jahren hatten ausgedient und wurden erneuert. Sie passten aber nach dem aktuellen Stand der Technik nicht mehr mit der Peripherie respektive der Nebenprozesskühlung zusammen. Es musste eine neue Lösung mit anderen Temperaturniveaus gefunden werden. Die Vorgaben für ein neues Kühlsystem waren anspruchsvoll: auf den individuellen Bedarf ausgerichtet und gegebenenfalls erweiterbar, möglichst störungsfreier Einbau, umweltfreundlicher, nachhaltiger und sicherer Betrieb sowie geringe laufende Kosten. Mit Elsässer, einem führenden Turnkey-Unternehmen für Prozesskühltechnik in Deutschland, konnte der passende Partner gefunden werden.

Muders: „Wir sind sehr zufrieden mit der 3DK-Anlage. Es ist ein mit 12,5 m Länge und 1,12 m Breite sehr kompaktes, geschlossenes Kühlsystem. Es gibt weder stehendes Wasser noch Aerosole, Legionellen bilden sich nicht. Daher haben wir eine Ausnahmegenehmigung nach §15 der 42. BImSchV, was uns viel Aufwand und Kosten erspart. Zum Beispiel die Dosierung von Chemikalien, interne und externe Legionellen-Wasserprüfungen sowie Sanierungsmaßnahmen im Rahmen der TÜV Sachverständigenprüfung. Das System funktioniert zudem ohne Glykol, d.h. es muss kein Frostschutzmittel dosiert werden. Der Chemikalienverbrauch ist so auf null reduziert worden. Darüber hinaus entstehen keine Schmutzablagerungen, die regelmäßig entfernt werden müssten. Die Anlage ist weitgehend wartungsfrei.“

Ganzjährige Kühlung und geringer Ressourcenverbrauch

Beim 3DK adiabaten Kühlsystem bleibt das Prozesskühlwasser im geschlossenen Kreislauf und kommt nicht in atmosphärischen Kontakt mit Luft. Die Kühlung erfolgt über einen Luft-Wasser-Wärmetauscher mit hydrophiler Schutzbeschichtung. Bürstenlose ebm-papst- oder Ziehl-Abegg-Ventilatoren mit stufenloser Leistungsregelung erzeugen die Zwangsdurchströmung des Wärmetauschers mit Umgebungsluft. Die Ventilatoren regeln je nach Produktionsauslastung und Umgebungstemperaturen automatisch die energieeffizienteste Prozesskühlung.

Unterhalb der geschlossenen Wärmetauscherkammer befindet sich die patentierte adiabate Kammer. Dort wird bei Überschreitung kritischer Außentemperaturen im Hochsommer bedarfsgerecht Stadtwasser verdüst, das die einziehende heiße Luft auf Feuchtkugeltemperatur herunterkühlt. Bei diesem Vorgang verhindert ein Tropfenabscheider innerhalb der adiabaten Kammer den Austrag von Aerosolen. Innerhalb der adiabaten Kammer wird überschüssiges Sprühwasser abgeleitet, die Adiabatikmatten werden permanent getrocknet. Ein Biofilm kann nicht entstehen – die Voraussetzung für die Bildung von Legionellen. Die ganzjährige Kühlleistung kann so bei Anlagen von 50 kW bis 10.000 kW unabhängig von den jahreszeitlichen Temperaturen sichergestellt werden.

Anders als bei herkömmlichen Kühlanlagen sorgen drei spezielle Zellulose-Matten in der Kammer für gereinigte Luft. Das vermeidet die sonst üblichen Verunreinigungen und Ablagerungen, etwa an den Lufteinzugsgittern, den Wärmetauschern und den Sprühdüsen. Die sonst erforderlichen aufwendigen Reinigungsarbeiten einmal pro Jahr entfallen. Die Adiabatikmatten müssen lediglich alle 5 bis 7 Jahre ausgetauscht werden.

Flexible Standortmöglichkeiten

Das hochwertige rostfreie Gehäuse des 3DK Kühlsystems aus Edelstahl und Aluminium reduziert das Stützgewicht der Elsässer-Kühlanlagen auf ca. 150-200 kg/m² und bietet dadurch bei der Installation vielfältige Standortoptionen auf dem Betriebsgelände. Zum Beispiel auf dem Dach einer Halle oder auf einem extra konstruierten Gerüst, wodurch unter der 3DK-Anlage Raum für weitere Maschinen bleibt.

Ein weiterer Baustein bei der nachhaltigen und kostensparenden Kühlung ist die chemikalienfreie Behandlung des Prozesskühlwassers.

Geschäftsführer Leonard Elsässer, selber gelernter Kälteanlagenbauer: „Ein Teil des Erfolgsprojekts ist die sog. „Enwamatic Wasseraufbereitung“ unseres Partners Enwa AS Deutschland. Das Gerät sorgt seit 2019 in den 3DK-Kühlsystemen sowie bei unseren Kältemaschinen für automatisiert glasklares Prozesswasser – ohne Chemikalien, extrem wartungsarm und sicher. Sowohl für Rohre aus Stahl und Edelstahl sowie für Systemkomponenten aus Eisen, Kupfer und Guss, natürlich auch aus Kunststoff. Gerade bei Fertigungsprozessen, bei der an Wärmetauschern eine hohe Wandungstemperatur vorherrscht, können somit Ablagerungen oder Ausfällung von Kalk verhindert werden. Auch bei aktivem Eintrag von Schwebstoffen in das Kühlwasser bei der Fertigung setzen wir diese Wasseraufbereitungstechnik ein. Selbst bei der Umrüstung von alten Verdunstungskühlanlagen können Altlasten im Wasser entfernt und Ablagerungen in den Rohrsystemen abgetragen werden. Die jährliche Wartung durch Enwa und die Wasseranalysen alle sechs Monate durch Elsässer Kältetechnik garantieren sauberes Wasser – Prozesskühlung, wie sie sein sollte!“

Deutlich gespart

Die Betriebskosten des 3DK Kühlsystems liegen damit deutlich unter den gewohnten Werten. Elsässer Kältetechnik verzeichnet insgesamt eine Einsparung von durchschnittlich 62%. Die Kunden können davon ausgehen, dass sich im Durchschnitt der Wasserverbrauch um 90% bis 98% reduziert (nach der Landwirtschaft zählt die industrielle Prozesskühlung zum Sektor mit dem höchsten Verbrauch in Deutschland), der Chemikalieneinsatz um 100% und der Energieverbrauch um 20% bis 35% – was auch die Einsparung von CO2-Emissionen zur Folge hat. Aufgrund dieses Beitrages zur Nachhaltigkeit kann für das 3DK Kühlsystem ein stattlicher BAFA Förderzuschuss erwirkt werden. Die Abwicklung der Förderung übernimmt Elsässer Kältetechnik für seine Kundschaft – hausintern, bequem und kostenfrei. Die Amortisationszeit einer Anlage, deren Lebensdauer bei 25 Jahren zu erwarten ist, beträgt nur drei bis fünf Jahre.

Störungsfreie Produktion und sicherer Betrieb

Für den Experten Muders sind aber nicht nur die niedrigen Betriebskosten der 510 kW-Anlage bei Rasselstein ausschlaggebende Kriterien: „Andernach ist der weltweit größte Produktionsstandort für Verpackungsstahl. Ein absolut störungsfreier Ablauf hat für uns oberste Priorität. Voraussetzungen dafür sind eine extrem zuverlässige Kühlung unserer Anlagen und möglichst keine Ausfallzeiten durch Reparatur und Wartung. Argumente, sich für das innovative 3DK-Kühlsystem zu entscheiden, das erste bei thyssenkrupp überhaupt. Überzeugt hat uns auch der Turnkey-Service von Elsässer, die eine vollständige Installation aller Komponenten inklusive Rohrleitungen, Pumpen und Steuerung bei laufendem Betrieb ermöglicht haben. Zudem sorgt der modulare Aufbau dafür, dass wir die Erweiterung der Anlage auch für den zweiten Hauptantrieb in unserem Walzwerk problemlos durchführen könnten.“

Online-Fernwartung

Um eine erhöhte Ausfallsicherheit und schnellere Reaktionszeiten im Störfall zu gewährleisten, nutzt Elsässer Kältetechnik ein eigens entwickeltes Online-Fernwartungssystem. Mit dem sog. „MiND Datenrechner“ erhält das Service-Personal von Elsässer Kältetechnik einen Onlinezugang auf das System und kann sowohl mit Remote Assistance Unterstützung leisten als auch in allen erdenklichen Notfallsituationen Anlageneinstellungen für den Notbetrieb anpassen – entweder durch Intervention durch den Kunden via Touchscreen oder durch den Support von Elsässer via Telefon, Online-Schnittstelle oder Technikerteam.

Elsässer Kältetechnik mit Sitz in Düsseldorf und Hennef bietet neben den 3DK Kühlsystemen auch Kältemaschinen und Industrie-Wärmepumpen mit nachhaltigen Kältemitteln (z.B. R290, R513a, R32, R1234ze) sowie einen vollumfassenden Service aus einer Hand an.

www.elsasser-technik.de