Das ozongefährdende H-FCKW-Kältemittel R22 darf nur noch bis Ende 2014 verwendet werden. Auch das weit verbreitete FKW-Kältemittel R134a ist nicht unumstritten, da sein GWP-Wert 1300 Mal höher ist als der von CO2.
Kälteanlagen, die mit unbedenklichem CO2 arbeiten, sind daher eine langfristig verlässliche Alternative. Vor diesem Hintergrund hat Volkswagen bei thermea den ersten Drucklufttrockner der thermeco2 Baureihe ADR (Air Dryer with Reciprocating compressor) bestellt – mit der Option auf Lieferung weiterer Trockner bis 2014.
Der CO2 Kältetrockner basiert technisch auf der bewährten thermeco2 Wärmepumpenbaureihe von thermea. Ob in der zentralen oder dezentra-len Medienversorgung: Die klimafreundliche Technik gewährleistet eine verlässliche Aufbereitung von Druckluft in Automobilwerken.
Betreibervorteile durch natürliches Kältemittel
Aus Betreibersicht ist CO2 das ideale Kältemittel: Es ist klimaneutral und
unterliegt keinen besonderen Prüf- und Dokumentationspflichten. Turnusmäßige Dichtheitsprüfungen, für deren Einhaltung der Betreiber verantwortlich ist, gehören damit der Vergangenheit an. Mit der Entscheidung für Kohlendioxid gewinnen Anlagenbetreiber die Sicherheit, langfristig keine Ersatzinvestition aufgrund veränderter rechtlicher Rahmenbedingungen vornehmen zu müssen. Anwendungsverbote wie bei R22 oder steigende Betreiberanforderungen, wie sie die F-Gase-Verordnung enthält, sind bei CO2 nicht möglich.
Auch im Vergleich mit anderen natürlichen Kältemitteln, zum Beispiel Ammoniak oder brennbaren Kohlenwasserstoffen, schneidet CO2 durch die Einstufung in die niedrigste Sicherheitsgruppe A1 gut ab. Es ist nicht brennbar und stellt nur geringe Anforderungen an die Sicherheitstechnik. Vor allem beim Betrieb von Drucklufttrocknern in dicht bebauten Produktionsanlagen ist die einfache Aufstellung ein entscheidendes Plus im Vergleich zu den anderen verfügbaren natürlichen Kältemitteln.
Kostenvorteile durch Wärmerückgewinnung
Ein technisches Novum der thermea-Anlagen wirkt sich positiv auf die Betriebskosten aus: Mit den thermeco2 Kältetrocknern ist es erstmals möglich, die der Druckluft im Kondensationsprozess entzogene Wärmeenergie zurückzugewinnen. Durch ihre Nutzung müssen Betreiber weniger Primärenergie aufwenden, um Wärme für den Produktionsprozess zu erzeugen. Folglich kann neben dem Verzicht auf mit F-Gasen betriebene Kältemaschinen auch der CO2-Ausstoß reduziert werden, was die Nachhaltigkeit der Produktion in zweierlei Hinsicht verbessert.
Möglich wird die Wärmerückgewinnung durch die transkritische Prozess-führung des Kältemittels CO2. Mit ihr lassen sich Vorlauftemperaturen von bis zu 90°C erreichen. thermea nutzt die transkritische Prozessführung schon seit Jahren für ihre Hochtemperaturwärmepumpen und hat das Verfahren nun in der Kältetrocknertechnik übernommen.
Ein Rechenbeispiel verdeutlicht die Reduktion von Primärenergiebedarf und Emissionen: Ein Automobilhersteller, der einen thermeco2 ADR-Kältetrockner mit 22.100 m3 Volumenstrom pro Stunde betreibt, spart bei einer Heizleistung von 305 kW 136.000 m3 Erdgas und senkt den CO2-Ausstoß um 305 Tonnen – allein durch den Einsatz der zurückgewonnenen Wärmeenergie.
Welche Heizleistungen – je nach Trocknertyp – durch die Entfeuchtung der Druckluft zurück gewonnen werden können, zeigt die folgende Tabelle.
Trocknertyp | Heizleistung | Einsparung Erdgas | Einsparung CO2 |
[kW] | [m³/a] | [t/a] | |
ADR 3300 | 45 | 20.000 | 45 |
ADR 4400 | 60 | 27.000 | 60 |
ADR 5500 | 75 | 33.000 | 75 |
ADR 7600 | 105 | 47.000 | 105 |
ADR 11100 | 150 | 67.000 | 150 |
ADR 16600 | 230 | 103.000 | 230 |
ADR 22100 | 305 | 136.000 | 305 |
ADR 30800 | 425 | 189.000 | 425 |
ADR 41000 | 565 | 251.000 | 565 |
ADR 61200 | 840 | 374.000 | 840 |
ADS 46100 | 715 | 318.000 | 715 |
Nennpunkt nach ISO 7183:
Drucktaupunkt 3°C; Kühlwassereintritt tW..E = 25 oC, Kühlwasseraustritt tW..A= 80 oC – Baureihe ADR
Drucktaupunkt 3°C; Kühlwassereintritt tW..E = 25 oC, Kühlwasseraustritt tW..A= 70 oC – Baureihe ADS
4000 Betriebsstunden/a
Jahresnutzungsgrad Kesselanlage 0,81, bezogen auf oberen Heizwert Hs
Umrechnung von kWh in m³: 11,1 kWh/m³
Betriebssicherheit durch flexible Rückkühlung
Bei hohen Außentemperaturen werden Rückkühlanlagen oft an der Kapazitätsgrenze gefahren. Auch hier bieten die thermeco2 Kältetrockner Vorteile. So kann die Möglichkeit zur Hochtemperatur-Wärmeauskopplung unter sommerlichen Rückkühlbedingungen gezielt genutzt werden. Aufgrund der transkritischen Prozessführung lassen sich die Kühlwasseraustrittstemperaturen aus dem Kältetrockner ohne Weiteres gleitend auf 50°C und mehr anheben. Damit ist der sichere Betrieb der robusten Kältetrockner auch unter schwierigen Rückkühlbedingungen gewährleistet.
Die thermeco2 Kältetrockner sind in elf Leistungsgrößen erhältlich. Der Einstieg liegt bei 3.300 m³/h (45 kW Heizleistung), die größte Ausführung bietet 61.200 m³/h (840 kW Heizleistung). Da die thermea-Anlagen pro-jektspezifisch gebaut werden, lassen sich individuelle Kundenwünsche gut berücksichtigen. Beispiele sind Sonderwerkstoffe und Sonderbauformen für Wärmetauscher mit verschmutzten Medien oder luftgekühlte Gaskühler/Verflüssiger. Schnittstellen zur Simatic-S7-Steuerung der Trockner sind vielfältig realisierbar, ebenso wie halogen- und silikonfreie Schaltanlagen oder eine Leistungsregelung über Frequenzumformer. Auch die Parallelschaltung mehrerer Kältetrockner ist möglich.