Nachhaltige Energie, die aus der Kälte kam

Air Liquide entwickelte mit dem Eco Chiller einen automatisierten Wärmetauscher zur Energierückgewinnung aus tiefkalten Gasen

  • Abb. 1: Die Spezialisten des Gasproduzenten Air Liquide entwickelten den Eco Chiller als einen automatisierten Wärmetauscher.  | © Air Liquide Deutschland GmbHAbb. 1: Die Spezialisten des Gasproduzenten Air Liquide entwickelten den Eco Chiller als einen automatisierten Wärmetauscher. | © Air Liquide Deutschland GmbH
  • Abb. 1: Die Spezialisten des Gasproduzenten Air Liquide entwickelten den Eco Chiller als einen automatisierten Wärmetauscher.  | © Air Liquide Deutschland GmbH
  • Abb. 2: Das System gewinnt die beim Verdampfen des flüssigen CO2 entstehende Kälteenergie zurück. Sie kann zur Kühlung anderer Elemente innerhalb des Produktionskreislaufs genutzt werden.  | © Air Liquide Deutschland GmbH
  • Abb. 3: Air Liquide vermietet den Eco Chiller und kümmert sich um die Inbetriebnahme vor Ort. Das Ingenieurteam berät und unterstützt bei der Einbindung des Systems in die bestehende Infrastruktur des Kunden. | © Air Liquide Deutschland GmbH
In den unterschiedlichsten Industriezweigen kommt Kohlendioxid (CO2) in gasförmigem Aggregatzustand zum Einsatz. Einer der Hauptabnehmer ist dabei die Lebensmittelindustrie, wo viele industrielle Prozesse Gas, Wärme und eine energieintensive Wasserkühlung benötigen, um den hohen Prozesskältebedarf zu decken. Kohlendioxid wird in flüssigem, tiefkaltem Zustand angeliefert und in vakuumisolierten Behältern bzw. Tanks gelagert. Um das tiefkalt verflüssigt gelagerte Kohlendioxid dann wiederum für die Produktion zu nutzen, muss es gasförmig vorliegen. Beim Verdampfen entsteht Kälteenergie, für die viele produzierende Betriebe bisher keine Verwendung haben. 
 
Die Spezialisten des Gasproduzenten Air Liquide setzen genau an dieser Stelle an und haben mit dem Eco Chiller einen automatisierten Wärmetauscher entwickelt, um die beim Verdampfen des flüssigen CO2 entstehende Kälteenergie zurückzugewinnen und zur Kühlung anderer Elemente innerhalb des Produktionskreislaufs zu nutzen. Der Eco Chiller nutzt ein vor Ort verfügbares Kältemittel (z. B. Wasser), um den Phasenwechsel von flüssig zu gasförmig zu vollziehen. Das flüssige Kohlendioxid wird dabei über den Eco Chiller geschickt und die beim Verdampfen von Kohlendioxid verfügbare Kälteenergie an das Kältemittel abgegeben. Die „latente Wärme” bzw. Kälteenergie wird so in den Kühlkreislauf der Anlage eingespeist. Das eigentlich nur für den Produktionsprozess verwendete Gas wird somit zur Rekuperation effektiv mehrfach genutzt. 
 
Reduzierung des CO2-Fußabdrucks 
 
Eine konventionelle Verdampfung verbraucht extern zugeführte elektrische Energie. Der Eco Chiller hingegen bietet eine alternative Wärmetauscherlösung, die die Verdampfung des Gases und die Rückgewinnung der bei dieser Verdampfung entstehenden Kälte kombiniert.

Dabei entspricht eine Verdampfung von 100 kg CO2 pro Stunde einer Kälteleistung von ca. 10 KW. Die mit der Eco Chiller CO2 -Lösung verbundenen Energieeinsparungen führen zu einer zweifachen Reduzierung an elektrischer Energie und zu einer Vereinfachung des Fertigungsprozesses, welche wiederum den Unternehmen eine bessere Gesamtumweltbilanz ermöglichen.
 

Die wirtschaftliche Lösung 
 
Das kompakte und zuverlässige System des Eco Chillers erlaubt es, den Platzbedarf als auch die Wartungskosten zu reduzieren. Zudem ermöglicht das Verfahren eine effizientere Temperatureinstellung für Prozessmedien und CO2 und gewährleistet damit eine höhere Stabilität für die Fertigungsprozesse. Dank dem Eco Chiller sind keine weiteren Investitionen erforderlich, um eine zusätzliche Kühlleistung zu erbringen, mit deren Hilfe die bestehende, oft überlastete Kälteanlage entlastet und Temperaturspitzen abgefangen werden können. Der Eco Chiller arbeitet autonom und vollautomatisch. In der Regel werden die vorhandenen CO2 -Verdampfer als Backup beibehalten – gesetzt den Fall, dass es eine Störung gibt oder das zu kühlende Medium nicht ausreichend Energie für die Verdampfung liefert. Auch hier kann eine automatische Umschaltung erfolgen. Das System kann unkompliziert nachgerüstet werden und eignet sich bestens für Kapazitätserweiterungen. Die Eco Chiller-Ver­sionen sind aktuell in vier Verdampfungskapazitäten erhältlich und passen sich damit an den für die Produktion erforderlichen Gasfluss an. Zudem trägt der Wärmetauscher zur Erlangung oder Aufrechterhaltung der ISO 50001- und ISO 14001-Zertifizierungen bei.
 
Der Eco Chiller ist vielfältig anwendbar und wird individuell auf die Bedürfnisse des jeweiligen Kunden zugeschnitten. Das Konzept ist dabei nicht auf CO2 beschränkt. Auch die Kälte von Stickstoff kann wieder verwendet werden. Mögliche Anwendungsfelder für die Wiederverwendung von Kälteenergie finden sich in den unterschiedlichsten Bereichen wieder. Das Verfahren kann überall dort eingesetzt werden, wo der Einsatz großer Mengen tiefkalt verflüssigter Gase stattfindet. Der Eco Chiller wird nicht nur in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie eingesetzt, sondern z. B. auch in der Automobilindustrie und in der Kunststofftechnik oder in Raffinerien, Gießereien und thermischen Behandlungen. Der Wärmetauscher kann flexibel an den jeweiligen Betrieb angepasst und an vielen Stellen integriert werden. Die rückgewonnene Kälteenergie wird dann z. B. in Klimaanlagen oder bei der Kühlung von Druckkompressoren eingesetzt. So kann der Industriebetrieb seine Effizienz steigern und Kosten sparen. Die Unternehmen bekommen keine Standardlösung, sondern ein individuelles System von Air Liquide geliefert. Dank seinem Know-how und seiner Erfahrung berät der Gasproduzent seine Kunden ausführlich und entwickelt eine auf die besonderen Gegebenheiten vor Ort angepasste Anlage. 
 
Air Liquide vermietet den Eco Chiller und kümmert sich um die Inbetriebnahme vor Ort. Das Ingenieurteam berät und unterstützt bei der Einbindung des Systems in die bestehende Infrastruktur, damit der Wärmetauscher optimal an das Gasverteilungsnetz und an den Wasserkreislauf oder eine andere zu kühlende Flüssigkeit im Produktionsnetz angeschlossen wird. Die technischen Experten von Air Liquide unterstützen in allen Projektphasen: Von der Voruntersuchung von Erträgen und Eignungsdiagnose über die Inbetriebnahme bis hin zu Inspektions- und Wartungsarbeiten. 
 
Lebensmittelkonforme Gase
 
Kohlendioxid wird nach der Zusatzstoff Kennzeichnungsverordnung als E290 deklariert und muss strengen Reinheitsspezifikationen entsprechen. Das Gas muss mindestens 99,9 % rein sein, die Kennzeichnungspflicht berücksichtigt und die Rückverfolgbarkeit für Gase in allen Produktions- Verarbeitungs- und Vertriebsstufen sichergestellt werden. Da das verwendete Gas oft Bestandteil des Endprodukts ist, muss Rohgas im Rahmen des Gewinnungsverfahrens durch verschiedene Aufbereitungsschritte nachgereinigt werden. 
 
Air Liquide liefert EG-konformes Kohlendioxid namens Aligal, welches speziell für den Einsatz in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie hergestellt wurde. Die Gase werden nach HACCP-Richtlinien produziert und können so bedenkenlos in lebensmittelverarbeitenden Betrieben eingesetzt werden. Sie erfüllen die Anforderungen der aktuellen Lebensmittelgesetzgebung nach HACCP und Rückverfolgbarkeit (ISO HACCP 22000). So werden Aligal Flüssiggase einer permanenten Analytik unterzogen, um eine gleichbleibend hohe Produktqualität zu bieten. 
 
Alle CO2 -Quellen der Air Liquide sind gemäß FSSC22000 zertifiziert, zudem entspricht das Kohlendioxid den Anforderungen der ISBT (International Society of Beverage Technologist). 
 
Die Vorteile im Überblick:
  • Energieeinsparung & Senkung der Betriebskosten,
  • Reduzierung des CO2 -Fußabdrucks, 
  • Sicherheit & Prozessverbesserung, 
  • Beitrag zur ISO-Zertifizierung und Kompatibilität mit Lebensmittelanwendungen, 
  • Mehrfachnutzen von Industriegasen,
  • ISO 14001 Umweltmanagement,
  • ISO 50001 Energiemanagement,
  • DIN EN 16427 Energieaudit.
 

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40235 Düsseldorf
Telefon: +49 211 6699-0
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