Maschinen- und Prozesskühlung mit Geo-HEP
Maschinen, Produktionsanlagen und technische Prozesse erzeugen häufig über viele Betriebsstunden kontinuierlich Wärme. Diese Wärme zuverlässig abzuführen, kann einen erheblichen Anteil am Energiebedarf eines Unternehmens verursachen.
Das Geo-HEP-System nutzt den Untergrund als natürliche thermische Senke. Wärme aus der jeweiligen Anwendung wird über einen geschlossenen Wärmeträgerkreislauf zu den Hochleistungsenergiepfählen transportiert, dort aufgenommen und anschließend an den umgebenden Untergrund abgegeben.
Unter geeigneten Bedingungen kann diese Kühlung passiv erfolgen. Eine dauerhaft arbeitende klassische Kältemaschine beziehungsweise ein kontinuierlich betriebener Kompressor ist dann nicht erforderlich.
Wenn Kühlung zur dauerhaften Energieaufgabe wird
Besonders interessant ist Geo-HEP für industrielle Anwendungen mit hohen jährlichen Betriebsstunden und dauerhaftem oder regelmäßig wiederkehrendem Kühlbedarf.
Typische Einsatzbereiche sind unter anderem:
- Maschinen- und Prozesskühlung
- Druckmaschinen und Produktionsanlagen
- Produktions- und Werkhallen mit technischem Kühlbedarf
- technische Einrichtungen mit regelmäßig anfallender Abwärme
Ob das System für eine konkrete Anlage geeignet ist, hängt insbesondere von der erforderlichen Kühlleistung, den benötigten Temperaturen, dem zeitlichen Lastverlauf und den Standortbedingungen ab.
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.
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.
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.
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.