Maschinen- und Prozesskühlung mit Geo-HEP
Prozesswärme aufnehmen
und Energie mit dem Untergrund austauschen.
Maschinen- und Prozesskühlung mit Geo-HEP
Prozesswärme aufnehmen, an den Untergrund abgeben und das abgekühlte Medium wieder zur Anlage zurückführen.
Maschinen, Produktionsanlagen und technische Prozesse erzeugen häufig über viele Betriebsstunden Wärme. Diese zuverlässig abzuführen, ist für stabile Prozesse und definierte Betriebstemperaturen entscheidend – und kann gleichzeitig einen erheblichen Anteil am Energiebedarf verursachen.
Geo-HEP nutzt den Untergrund als natürliche thermische Senke. Die Wärme aus Maschine oder Prozess wird über einen geschlossenen Wärmeträgerkreislauf zu den Hochleistungsenergiepfählen transportiert, dort aufgenommen und anschließend an den umgebenden Untergrund abgegeben.
Unter geeigneten Bedingungen kann die Wärmeabfuhr weitgehend passiv erfolgen. Eine klassische Kältemaschine beziehungsweise ein dauerhaft arbeitender Kompressor ist dann für diesen Teil der Kühlung nicht erforderlich.
Wenn Prozesskühlung zur dauerhaften Energieaufgabe wird
Geo-HEP ist besonders für industrielle Anwendungen interessant, bei denen über viele Betriebsstunden kontinuierlich oder regelmäßig wiederkehrend Wärme anfällt.
Typische Einsatzbereiche können beispielsweise sein:
- Maschinen- und Prozesskühlung
- Druck- und Produktionsmaschinen
- Bearbeitungs- und Fertigungsanlagen
- technische Anlagen mit kontinuierlicher Abwärme
- Produktions- und Werkhallen mit erhöhtem Kühlbedarf
Entscheidend ist dabei nicht allein die maximale Kühlleistung. Auch das benötigte Temperaturniveau, die jährlichen Betriebsstunden und der zeitliche Verlauf der thermischen Lasten bestimmen, wie das System ausgelegt werden muss.
So funktioniert die passive Prozesskühlung
Im Kühlbetrieb nimmt das zirkulierende Wärmeträgermedium Wärme aus der Maschine oder dem technischen Prozess auf und transportiert sie zum Geo-HEP-System.
Im Hochleistungsenergiepfahl wird die Wärme über das Wärmeübertragungssystem zunächst an die integrierte thermische Speichermasse übertragen. Die Wassermasse im Pfahl kann thermische Lastspitzen puffern, bevor die Wärme über die Pfahlwand an den Untergrund abgegeben wird.
Das Wärmeträgermedium kehrt anschließend abgekühlt zur Anwendung zurück und kann erneut Wärme aufnehmen.
Thermische Lastspitzen innerhalb des Systems puffern
Produktionsprozesse verlaufen nicht immer mit gleichbleibender thermischer Leistung. Anfahrvorgänge, wechselnde Produktionsphasen oder unterschiedliche Betriebszeiten können kurzfristig höhere Wärmelasten verursachen.Die im Hochleistungsenergiepfahl integrierte thermische Speichermasse – vorzugsweise rund 43 m³ Wasser – kann solche kurzfristigen thermischen Lasten aufnehmen und puffern. Sie ist damit Bestandteil des Wärmeübertragungs- und Puffersystems des HEP.Diese Funktion ist von einer gezielten saisonalen Langzeitspeicherung zu unterscheiden.
Bestehende Kühltechnik einbinden oder ergänzen
Geo-HEP kann sowohl für neue Anlagenkonzepte als auch im Rahmen einer Modernisierung bestehender Heiz- und Kühlsysteme geprüft werden.Dabei wird die vorhandene Technik nicht isoliert betrachtet. Für eine sinnvolle Integration müssen unter anderem Anlagenhydraulik, Wärmeübertragung, benötigte Temperaturen, Betriebsstunden und technische Schnittstellen berücksichtigt werden.Die optimale Lösung entsteht durch die Abstimmung des Geo-HEP-Systems auf den tatsächlichen Prozess und nicht durch ein festes Standardschema.
Geringer elektrischer Energiebedarf bei passiver Kühlung
Wenn die erforderlichen Kühltemperaturen und die Standortbedingungen eine passive Kühlung ermöglichen, wird elektrische Energie im Wesentlichen für die Umwälzpumpen sowie die Mess-, Steuer- und Regelungstechnik benötigt.Gerade bei hohen jährlichen Betriebsstunden kann dies einen wichtigen Ansatz zur Senkung des Energieverbrauchs und der laufenden Kühlkosten darstellen.Wie groß die tatsächliche Einsparung gegenüber einer bestehenden Kälteanlage ausfällt, wird für jedes Projekt individuell berechnet.
Geologie und Grundwasser beeinflussen die Kühlleistung
Die Leistungsfähigkeit des Geo-HEP-Systems hängt wesentlich von den geologischen und hydrogeologischen Bedingungen am Standort ab.Besonders bewegtes Grundwasser kann die Wärmeabfuhr unterstützen. Es transportiert die in den Untergrund eingebrachte Wärme weiter und fördert dadurch die thermische Regeneration rund um die Hochleistungsenergiepfähle.Das Grundwasser selbst wird dabei nicht gefördert und ist nicht Bestandteil des Anlagenkreislaufs. Geo-HEP arbeitet als geschlossenes Wärmeaustauschsystem.
Wirtschaftlichkeit projektspezifisch bewerten
Für die wirtschaftliche Bewertung werden unter anderem der bisherige Energieverbrauch, die jährlichen Betriebsstunden, Wartungs- und Reparaturkosten, die erforderliche Kühlleistung, Pumpenenergie, Investitionskosten und mögliche Förderungen betrachtet.
Pauschale Einsparversprechen sind dafür nicht sinnvoll. Entscheidend ist der Vergleich mit der tatsächlich vorhandenen oder geplanten Kühltechnik am jeweiligen Standort.
Ist Geo-HEP für Ihre Maschine oder Ihren Prozess geeignet?
Eine erste technische Bewertung kann auf Grundlage des Kühlbedarfs, der erforderlichen Temperaturen, der Betriebszeiten, der vorhandenen Anlagentechnik und der Standortbedingungen erfolgen.
Aus diesen Daten lässt sich ableiten, ob passive Kühlung grundsätzlich in Betracht kommt und wie eine projektspezifische Geo-HEP-Anlage dimensioniert werden könnte.