Referenz
CNC-Metallbearbeitung

75% Energiekosteneinsparung durch zentrale Kälteversorgung

Jedes CNC-Fertigungszentrum benötigt Maschinenkühlung, z.B. für Lasermaschinen zur Metallbearbeitung. Gegenwärtig ist es noch immer Standard, dass jede Anlage ihre eigene Kältemaschine hat, die die abgeführte Maschinenwärme in die bereits warme Fertigungshalle bläst. Um den Bedarf für zusätzliche Raumlufttechnik zur Hallenkühlung zu vermeiden, setzt unser Projektbeispiel genau hier an.

Projektübersicht

Zentrale Kompressionskältemaschine (KKM)

Freikühler

75% Stromeinsparung

Amortisation: 2 Jahre

Betriebskostensenkung 1,5 Mio € in 10 Jahren

Analyse

"Ohne Messung keine Neuauslegung!" Gemäß unserem Ansatz wurden die bestehenden Anlagen vom Verbraucher bis zum Erzeuger über mehrere Wochen hinweg umfassend gemessen und analysiert.

An insgesamt acht dezentralen Kältemaschinen, die jeweils einen CNC-Bearbeitungsbereich mit neun CNC-Anlagen versorgten, wurden die Vor- und Rücklauftemperaturen, der Volumenstrom und die Stromaufnahme erfasst.

Die folgende Grafik zeigt beispielhaft Ergebnisse der Messungen, die im Hochsommer durchgeführt wurden.

Strom- und Kältemessung Sommer

Zusammenfassend konnten folgende Aussagen getroffen werden:

Alle Systempumpen sind ungeregelt und laufen größtenteils auch ohne Kühlwasserabnahme
Die Kompressionskältemaschinen sind entweder als Schraubenverdichter oder als Scrollverdichter ausgeführt
Die insgesamt installierte Kälteleistung liegt bei 900 kW thermisch
Benötigt werden in der Spitze 400 kW thermisch; der COP (coefficient of performance = Ptherm/ Pel) liegt von der Erzeugung bis zum Verbraucher bei 1,3 bis 2,9
Die benötigte Vorlauftemperatur beträgt 18 °C; Freie Kühlung wird nicht genutzt

Ergebnisse

Neuauslegung und Optimierung der Kühlung

Zentrale Kompressionskältemaschine (= KKM) inkl. Freikühler in Reihenschaltung
Installierte Kälteleistung: 405 kW thermisch (= verfügbare Baugröße des Herstellers)
COP KKM = 4 bei 35 °C Außentemperatur; COP Freikühler = 30
Laufzeit der neuen KKM = 2.760 h/a
Laufzeit Freikühler = 6.000 h/a (bis 12 °C Außentemperatur nutzbar, Mischbetrieb nicht berücksichtigt, Meereshöhe des Standortes 860 m)

Auf der Basis dieser Auslegung wurde ein Lastenheft mit den wesentlichen Funktionen erstellt und an die Anbieter verteilt.

Stromeinsparungen im
vgl. zur bisherigen Anlage

Die folgende Grafik zeigt die Zusammenfassung des tatsächlichen Kältebedarfs.

Dauerlinie Kühlwasser Mo-Fr

Wesentliche Eigenschaften der Anlage:

Die Kompressoren regeln den Teillastbedarf optimal aus; daher kommen vorzugsweise Kolben- oder Schraubenverdichter mit stufenloser Drehzahlregelung und Ein-/Ausbetrieb zum Einsatz
Anstatt einer Überdimensionierung müssen als Erweiterungsmöglichkeit entsprechende Anschlüsse vorgesehen werden
Ausstattung mit Messtechnik sowie elektronischen Regelventilen und Einbindung in die Pumpensteuerung
Die Kühlwasserpumpen/Ventilatoren von Kondensator und Freikühler sind mit Frequenzumrichter ausgestattet
Kondensator und Freikühler sind außen, vor Produktionsabluft (Wärme, Verschmutzung) geschützt aufzustellen; ein geeigneter Standort wird bei einer Vorortbegehung vereinbart; Kühlwasserpufferspeicher

Impact

Das Effizienzpotenzial bei dieser Ausgangslage ist enorm.

Durch die integrierte Nutzung der freien Kühlung und den Aufbau einer zentralen Kälteversorgung konnten etwa 75 % der bisherigen Stromkosten eingespart werden.

Bei einer Investition von 380.000 € bedeutet dies einen Return on Investment von etwas über 2 Jahren.

In den nächsten 10 Jahren reduzieren sich die Betriebskosten des Unternehmens für diesen Produktionsbereich um 1,5 Mio. €.

Energieeffizienz