Freie Kühlung ist eine fortschrittliche Technologie, die Unternehmen in der Industrie dabei unterstützt, ihre Kühlprozesse nachhaltig und kosteneffizient zu gestalten. Durch die intelligente Nutzung der Außentemperaturen wird eine erhebliche Reduktion des Energieverbrauchs erreicht, indem die Kältemaschine deutlich weniger arbeiten muss. Diese Methode bietet nicht nur wirtschaftliche Vorteile, sondern trägt auch zur Verringerung des ökologischen Fußabdrucks bei und ermöglicht es Unternehmen, ihre Umweltziele effizient zu verfolgen. In einem zunehmend wettbewerbsorientierten Markt stellt Freie Kühlung somit eine entscheidende Innovation dar, die sowohl ökologische als auch ökonomische Vorteile vereint.
Was genau ist Freie Kühlung?
Freie Kühlung ist eine innovative Methode, die Umgebungsluft nutzt, um industrielle Kühlprozesse mit Kaltwassersätzen zu unterstützen und so den Energieverbrauch erheblich zu senken. Diese Technik ist besonders effektiv in gemäßigten Klimazonen, wo die Außentemperaturen oft unter den benötigten Prozesswassertemperaturen liegen. Sobald die Umgebungstemperatur unterhalb der Prozesswassertemperatur liegt, kann das Prozesswasser durch einen zusätzlich verbauten Lamellenwärmetauscher direkt mittels der Umgebungsluft gekühlt werden. Dies reduziert die Betriebsdauer der Kältemittelkompressoren und den damit verbundenen Energieverbrauch erheblich.
Funktionsweise der Freien Kühlung
Die Funktionsweise der Freien Kühlung basiert auf der Nutzung der natürlichen Kühleigenschaften der Umgebungsluft. Hier sind die wesentlichen Schritte im Detail:
Erfassung der Außentemperatur: Das System überwacht kontinuierlich die Außentemperatur. Wenn diese unter die Prozesswassertemperatur fällt, wird die Freikühlungsfunktion aktiviert. Und sämtliches Prozesswasser durch den Lamellenwärmetauscher geführt.
Lamellenwärmetauscher: Ein Lamellenwärmetauscher ist eine Art von Wärmetauscher, der für seine Effizienz bekannt ist. Er wird in den Kaltwassersatz integriert und nutzt die kühle Umgebungsluft, um das Prozesswasser abzukühlen. Das Prozesswasser fließt durch den Wärmetauscher, während die kalte Luft darüber geleitet wird, wodurch das Wasser seine Wärme an die Luft abgibt.
Mit Hilfe der EC-Ventilatoren wird der notwendige Luftstrom durch den Lamellenwärmetauscher erzeugt. Sie sind besonders energieeffizient und können auch im Teillastbetrieb einen hohen Wirkungsgrad aufrechterhalten. Da die kühle Außenluft einen großen Teil der Kühlung übernimmt, kann der Einsatz von Kältemittelkompressoren reduziert oder sogar vollständig eingestellt werden. Dies führt zu einer erheblichen Verringerung des Energieverbrauchs und senkt die Betriebskosten.
Freien Kühlung: Die Vorteile auf einen Blick
Energieeinsparung durch Freie Kühlung
Die Nutzung von freier Kühlung bietet erhebliche Vorteile in Bezug auf Energieeinsparung. Diese Technologie kann den jährlichen Energieverbrauch eines Kaltwassersatzes um mehr als 40% im Vergleich zu herkömmlichen Kältemaschinen reduzieren. Diese Einsparungen ergeben sich aus mehreren Faktoren:
Konventionelle Kältemaschine vs. Freie Kühlung
Konventionelle Kompressionskältemaschine sind auf mechanische Kühlung angewiesen, bei der Kältemittelkompressoren kontinuierlich arbeiten müssen, um die erforderlichen Temperaturen zu erreichen und aufrechtzuerhalten. Diese Kompressoren sind energieintensiv und verursachen hohe Betriebskosten. Im Gegensatz dazu nutzt Freie Kühlung die natürliche Kühleigenschaft der Umgebungsluft, wodurch die Notwendigkeit für mechanische Kühlung erheblich verringert wird.
Niedrigere Betriebskosten durch Freie Kühlung
Die Implementierung von Freier Kühlung in industrielle Kühlsysteme führt nicht nur zu erheblichen Energieeinsparungen, sondern hat auch direkte Auswirkungen auf die Betriebskosten. Hier sind die Hauptaspekte, die zu den niedrigeren Betriebskosten beitragen:
Weniger Einsatz der Kältemittelkompressoren
Kältemittelkompressoren sind die Herzstücke herkömmlicher Kühlsysteme, jedoch auch die energieintensivsten Komponenten. Durch die Nutzung der Freien Kühlung können diese Kompressoren deutlich entlastet werden. Da die Umgebungsluft die Kühlung übernimmt, müssen die Kompressoren seltener aktiviert werden. Dies führt zu einer Reduzierung des Energieverbrauchs und kann die Lebensdauer der Kompressoren erhöhen.
Freie Kühlung in der Praxis: Beispielkalkulation
:
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Standort | Kassel |
| Kälteleistung | 240 kW |
| Wasser-Eintrittstemperatur | 25 °C |
| Wasser-Austrittstemperatur | 20 °C |
| Betriebsweise | 5 Tage/Woche (24h), Wochenende kein Betrieb → 6264 h/a |
| Jährlicher Energieverbrauch mit Freikühlung (TCA 185 AF) | 83.986 kWh/a |
| Jährlicher Energieverbrauch ohne Freikühlung (TCA 185 A) | 232.825 kWh/a |
| Einsparung mittels Freikühlung | 148.839 kWh/a |
| Amortisationszeit für Mehrpreis der Freikühlung | 6 Monate |
Das Säulendiagramm unterhalb zeigt wie sich der Jahres-Energieverbrauch für den Kaltwassersatz ohne Freikühlung (orange Balken) und für den Kaltwassersatz mit Freikühlung (grüne Balken) über die auftretenden Umgebungstemperaturen zusammensetzt. Dabei sieht man, dass der Energieverbrauch bei hohen Umgebungstemperaturen nahezu identisch ist. Bei mittleren und niedrigen Umgebungstemperaturen zeigen sich dann aber die Vorteile des Kaltwassersatzes mit integrierter Freikühlung. Der Energieverbrauch ist deutlich geringer als beim dem Kaltwassersatz ohne Freikühlung.
Dieser Unterschied spielt sich dann auch in der Gesamtkostenbetrachtung über einen 10-Jahreszeitraum wieder. Die Anschaffungskosten haben einen Anteil von 14 % der Gesamtkosten. Der signifikante Anteil sind die Energiekosten mit 86%. Bei dem Kaltwassersatz mit Freikühlung können 55 % der Gesamtkosten aufgrund des geringeren Energieverbrauchs eingespart werden.
Geringere Wartungskosten
Die reduzierte Betriebsdauer der Kältemittelkompressoren hat direkte Auswirkungen auf die Wartungskosten. Weniger Betriebsstunden bedeuten, dass die Komponenten weniger verschleißen und ausgetauscht werden müssen. Wartungsarbeiten an Kältemittelkompressoren sind oft komplex und kostspielig, da sie spezialisierte Fachkräfte und teure Ersatzteile erfordern. Durch die Freie Kühlung werden diese Wartungsintervalle verlängert, was zu erheblichen Kosteneinsparungen führt.
Verlängerte Lebensdauer der Geräte
Weniger Betriebsstunden und geringere mechanische Belastung bedeuten auch, dass die Lebensdauer der Kaltwassersätze verlängert wird. Geräte, die weniger intensiv genutzt werden, halten naturgemäß länger, was die Notwendigkeit für frühzeitige Ersatzinvestitionen reduziert. Dies führt zu einer besseren Amortisation der anfänglichen Investitionskosten und verbessert die Gesamtwirtschaftlichkeit der Kaltwassersätze.
Nachhaltige Nutzung von Ressourcen
Durch die verlängerte Lebensdauer und die geringere Wartung wird auch die nachhaltige Nutzung von Ressourcen gefördert. Weniger Ersatzteile und längere Nutzungsdauer bedeuten einen geringeren Bedarf an Rohstoffen und weniger Abfall, was zusätzlich zu den positiven ökologischen Effekten der Energieeinsparung beiträgt.
Nachhaltigkeit durch Freie Kühlung
Freie Kühlung stellt eine bedeutende technologische Innovation dar, die nicht nur die Betriebskosten senkt, sondern auch wesentliche ökologische Vorteile bietet. Hier sind die Hauptaspekte, wie Freie Kühlung zur Nachhaltigkeit und Reduktion des ökologischen Fußabdrucks beiträgt:
Effiziente Nutzung natürlicher Ressourcen
Freie Kühlung nutzt die natürliche Kühleigenschaft der Umgebungsluft, um industrielle Kühlprozesse mit Kaltwassersätzen zu unterstützen. Anstatt ständig Kältemittelkompressoren zu betreiben, wird die umgebende Luft als kostenlose und umweltfreundliche Ressource genutzt. Dies führt zu einer erheblichen Reduktion des Energieverbrauchs, da die Energie, die für die Kühlung aufgewendet wird, aus der natürlichen Umgebung bezogen wird.
Verringerung des Gesamtenergieverbrauchs
Freie Kühlung kann den jährlichen Energieverbrauch eines Kaltwassersatzes um mehr als 40% senken. Diese Einsparungen führen nicht nur zu niedrigeren Betriebskosten, sondern auch zu einem geringeren Bedarf an Energie aus fossilen Brennstoffen, was wiederum den CO2-Ausstoß reduziert.
Reduktion des CO2-Fußabdrucks
Da weniger Energie verbraucht wird, sinkt auch der CO2-Ausstoß eines Unternehmens. In der Industrie trägt die Stromerzeugung zu einem erheblichen Teil der globalen Treibhausgasemissionen bei. Durch die Implementierung von Freier Kühlung können Unternehmen ihren Beitrag zur Reduzierung dieser Emissionen leisten. Dies ist besonders wichtig im Kontext globaler Bemühungen zur Bekämpfung des Klimawandels und zur Erfüllung internationaler Klimaziele.
Compliance mit Umweltvorschriften
In vielen Ländern gibt es strenge Umweltvorschriften, die Unternehmen dazu verpflichten, ihre CO2-Emissionen zu reduzieren und umweltfreundliche Technologien zu implementieren. Freie Kühlung hilft Unternehmen, diese Vorschriften zu erfüllen, indem sie den Energieverbrauch und die Emissionen signifikant senkt. Dies kann auch zu steuerlichen Vorteilen und Förderungen durch staatliche Programme führen, die nachhaltige Technologien unterstützen.
Kaltwassersätze der TCA 55-215 Serie von Atlas Copco: Ein Beispiel für Effizienz und Nachhaltigkeit
Die TCA-Baureihe von Atlas Copco bietet zahlreiche Vorteile, die sie zu einer erstklassigen Wahl für energieeffiziente Kaltwassersätze machen. Hier sind einige der herausragenden Vorteile:
- Energieeffizienz: Die TCA-Kaltwassersätze nutzen freie Kühlung, wodurch im freien Kühlbetrieb nur die drehzahlgeregelten Lüfter Energie verbrauchen. Die Hauptenergieverbraucher, die Kompressoren, sind entweder alle oder teilweise ausgeschaltet, was den Energieverbrauch um mehr als 40 % senken kann.
- Adiabatische Vorkühlung: Diese innovative Technologie senkt die Temperatur des Lufteinlasses bei hohen Umgebungstemperaturen und verbessert die Effizienz um 10–15 % bei trockenen Bedingungen. Das System nutzt kaltes Wasser, um die Lufttemperatur zu senken, was besonders in warmen Jahreszeiten von Vorteil ist.
- Kosteneinsparungen: Durch die signifikante Reduzierung des Energieverbrauchs und die erhöhte Effizienz können Unternehmen beträchtliche Kosteneinsparungen erzielen. Dies macht die TCA-Baureihe zu einer wirtschaftlich vorteilhaften Investition.
- Vielseitige Installationsmöglichkeiten: Dank der robusten Komponenten mit Schutzart IP54 können die TCA-Kaltwassersätze sowohl im Innen- als auch im Außenbereich installiert werden. Dies bietet Flexibilität bei der Planung und Umsetzung von Kühlprojekten.
- Hohe Zuverlässigkeit und Langlebigkeit: Die TCA-Baureihe ist für den Dauerbetrieb unter anspruchsvollen Bedingungen ausgelegt. Fortschrittliche Materialien sorgen für eine lange Lebensdauer und zuverlässige Leistung.
- Einhaltung von Umweltstandards: Die gesamte Serie TCA55–215 erfüllt die strengen Anforderungen der Ökodesign-Richtlinie 2021 und erreicht einen hohen jahreszeitbedingten Energieleistungsgrad (SEPR). Dies gewährleistet maximale Energieeinsparungen und minimalen Umwelteinfluss.
Die TCA-Baureihe von Atlas Copco bietet also nicht nur eine herausragende Energieeffizienz und Kosteneinsparungen, sondern auch Vielseitigkeit und Zuverlässigkeit, die für eine Vielzahl industrieller Anwendungen unerlässlich sind.
Freie Kühlung – Schlüssel zu Effizienz und Umweltfreundlichkeit in der Industrie
Die Freie Kühlung stellt eine wegweisende Technologie dar, die erhebliche Energieeinsparungen und eine nachhaltige Ressourcennutzung ermöglicht. Atlas Copco hat durch die Integration dieser Technologie in ihre Kaltwassersätze neue Maßstäbe gesetzt. Die TCA 55-215AF Serie, ausgestattet mit modernen luftgekühlten Verflüssigern und einem effizienten Hydraulikkreislauf, zeigt, wie freies Kühlen in der Praxis funktioniert. Die Einhaltung der Ökodesign-Richtlinie 2021 und die hohe Jahresarbeitszahl (SEPR) unterstreichen die Nachhaltigkeit und Effizienz dieser Systeme.
Durch die Reduktion des Einsatzes von Kältemittelkompressoren, geringere Wartungskosten und eine verlängerte Lebensdauer der Geräte, bietet Freie Kühlung nicht nur ökologische Vorteile, sondern auch wirtschaftliche Vorteile. Unternehmen profitieren von niedrigeren Betriebskosten und können ihre Nachhaltigkeitsziele effizienter erreichen. Die einfache „Plug-and-Play“-Installation machen die Systeme benutzerfreundlich und vielseitig einsetzbar.
Insgesamt zeigt die Freie Kühlung, wie moderne Technologie zur Energieeinsparung und zum Umweltschutz beitragen kann, und bietet eine zukunftsweisende Lösung für zahlreiche industrielle Anwendungen.
