Die Produktion von Sorbead(R)-Trockenperlen und weiteren Adsorbentien am BASF-Standort Nienburg (Weser) erforderte bislang drei leistungsstarke Kompressionskältemaschinen für tiefkalte Prozessbedingungen. Diese Maschinen nutzten ausschließlich Netzstrom und verursachten hohe Energiekosten. Mit Unterstützung durch AKM Industrieanlagen GmbH wurden nun zwei Absorptionskältemaschinen installiert, die Abwärme der gasbetriebenen Bandtrockner nutzen. Damit lässt sich der Strombedarf um circa 2,3 GWh pro Jahr reduzieren und die BAFA-Förderung senkt Investitionsaufwand. Werden natürliche Kältemittel mit GWP = 0 eingesetzt.
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Drei elektrische Kompressionskältemaschinen kühlen Adsorptionsanlagen mit 1.300 Kilowatt Gesamtleistung
Bandtrockner (Foto: BASF)
Im Nienburger Werk der BASF Process Catalysts GmbH entstehen in spezialisierten Anlagen Sorbead(R)-Trockenperlen sowie weitere Adsorbentien, die in Druckluft-Bremsanlagen und bei der Erdgasaufbereitung eingesetzt werden. Diese Produkte reduzieren den Taupunkt und schützen Bauteile effektiv vor Korrosion und Eisbildung. Bislang erfolgte die Kühlung dieser Prozessschritte durch drei netzstrombetriebene Kompressionskältemaschinen mit einer Kälteleistung von insgesamt rund 1.300 kW und Energieverbräuchen. Dieser Strombedarf verursacht erhebliche Betriebskosten und erhöht den CO?-Fußabdruck wesentlich.
Synthetisches Kältemittel R407C treibt Kompressionskälteanlagen zu dauerhaft hohem Strombedarf
Im bisherigen Kältekonzept kamen elektrische Kompressionsaggregate zum Einsatz, die durch Verdichtung von R407C quellendem Kältemittel Kühlleistungen unter null Grad Celsius erzeugten. Da sie kontinuierlich Strom aus dem öffentlichen Netz bezogen, verursachten sie bei ständigem Betrieb hohe Energiekosten und stellten eine signifikante CO2-Quelle dar. Trotz solider Kälteleistung waren Effizienzreserven ungenutzt, und die Abhängigkeit von synthetischen Kältemitteln ohne nennenswerte Umweltvorteile zeigte die Notwendigkeit alternativer Technologien auf. Die damit verbundenen CO2-Emissionen standen im Widerspruch zu zunehmenden Nachhaltigkeitszielen der Industrie.
Wasserhaltige Trockenperlen werden in Gasbandtrocknern schonend aufgetrocknet und entfeuchtet
Neue LiBr/Wasser-Absorptionskältemaschine in Nienburg (Foto: BASF)
In der Anfangsphase enthalten die frisch hergestellten Trockenperlen beträchtliche Restfeuchte. Zur Entfernung dieses Wassers werden erdgasbetriebene Bandtrockner eingesetzt, wobei pro Trocknereinheit 800 bis 900 Kilowatt an heißem Wasserdampf entsteht. Dieser Dampf wurde bislang unbeachtet über das Werksdach in die Umgebung abgegeben. Die freigesetzte Energie wurde somit nicht rückgewonnen, was zu ineffizienter Energienutzung und vermeidbaren Emissionen führte und die betriebliche Effizienz beeinträchtigte. Dezentrale Abwärmenutzung blieb unerschlossen. Systempotenziale wurden nicht ausgeschöpft.
Ohne elektrische Verdichter nutzen Absorptionskältemaschinen umweltfreundlich Ammoniak und Lithiumbromidlösung
Im Unterschied zur Kompressionstechnik kommen in Absorptionskältemaschinen elektrische Verdichter nicht zum Einsatz. Der Kältekreislauf basiert auf der Aufnahme und späteren Desorption eines Kältemittels in einem Lösungsmittel, beispielsweise Ammoniak in Wasser oder Lithiumbromid in Wasser. Zur Auslösung des Desorptionsprozesses wird Wärmeenergie eingesetzt, zum Beispiel aus Abwärme oder Dampfsystemen. Weil mechanische Verdichter entfallen, reduziert sich der Stromverbrauch erheblich, und die Anlage arbeitet besonders leise. Dies führt zu erheblichen Kosteneinsparungen und wirtschaftlichem Betrieb.
Net Zero Cooling realisiert 975 kW Absorptionskälte für Prozessabwärme
Die 2021 bis 2024 realisierten Anlagen unter „Net Zero Cooling“ umfassen eine wasserbasiert agierende Lithiumbromid-Absorptionskältemaschine mit 350 kW Kälteleistung sowie eine Ammoniak-Wasser-Anlage mit 625 kW, geliefert und installiert von AKM. Nach erfolgreicher Inbetriebnahme arbeiten beide Systeme mit Prozessabwärme aus Bandtrocknern als Energiequelle. Dieses Konzept ersetzt elektrische Kompressionstechnik, senkt den Stromverbrauch signifikant und trägt zur nachhaltigen Optimierung der CO?-Bilanz am Standort bei. Die Projektphase umfasste Planung, Logistik und Schulung des Betriebspersonals.
BAFA-Förderung sichert fast dreißig Prozent Investitionskosten EEW Modul 4
Neue Ammoniak/Wasser-Absorptionskältemaschine in Nienburg (Foto: BASF)
Im Rahmen des Projekts nutzen zwei Absorptionskältemaschinen die bislang ungenutzte Abwärme aus den gasbetriebenen Bandtrocknern, um Prozesskälte bereitzustellen und jährlich etwa 2.300.000 kWh Netzstrom einzusparen. Die dadurch verringerte elektrische Leistungsaufnahme steigert die Energieeffizienz deutlich und reduziert CO?-Emissionen. BASF profitierte durch die Kooperation mit der Spitzmüller AG von einer BAFA-Förderung in Höhe von nahezu 30 Prozent der Investitionskosten im Förderprogramm EEW Modul 4. Die Zuschüsse unterstützen die wirtschaftliche Tragfähigkeit und Planungssicherheit.
Natürliche Kältemittel Ammoniak und Wasser mit Null GWP Einsatz
Der Einsatz der Abwärme aus technischen Prozessen wird als CO?-neutral eingestuft und ersetzt den Strombezug für elektrische Kälteanlagen vollständig. Dadurch reduziert sich der Netzstromverbrauch signifikant, was die ökologische Bilanz der Anlage deutlich verbessert. Zusätzlich werden in den Absorptionssystemen ausschließlich naturbasierte Kältemittel wie Ammoniak R717 und Wasser R718 verwendet. Beide Substanzen besitzen weder Treibhauswirkung (GWP 0) noch ozonabbauendes Potenzial (ODP 0), wodurch eine umweltfreundliche Kältebereitstellung gewährleistet ist und senkt zuverlässig Betriebskosten.
Projekt Net Zero Cooling steigert Prozesseffizienz und unterstützt Klimaziele
Nach Ansicht von Asset Manager Frank Forentheil stellen die neu implementierten AKM-Absorptionskältelösungen die bestmögliche Technik dar, um die in den Gasbandtrocknern anfallende Abwärme effizient zurückzuführen und für die Prozesskühlung zu nutzen. Werksleiter Rudolf Piehl betont, dass dieses Vorhaben einen maßgeblichen Beitrag zur Einhaltung der unternehmensweiten Klimaziele darstellt und durch den optimierten Energieeinsatz über viele Jahre eine nachhaltige Steigerung der Wirtschaftlichkeit und Leistungsfähigkeit des Produktionsstandorts sicherstellt. Die Kombination von Naturkälte sichert.
Projekt „Net Zero Cooling“ ermöglicht Kälteversorgung dank natürlicher Kältemittel
Durch die Kooperation von BASF Process Catalysts GmbH, AKM Industrieanlagen GmbH und Spitzmüller AG im „Net Zero Cooling“-Projekt wird Abwärme aus Bandtrocknern in industrieller Praxis als Antriebsquelle für zwei Absorptionskältemaschinen genutzt. Dabei werden jährlich rund 2,3 GWh Netzstrom eingespart. Eine BAFA-Förderung von fast 30 Prozent entlastet die Investitionen. Der Einsatz CO?-neutraler Kältemittel wie Ammoniak und Wasser gewährleistet eine wirtschaftliche und umweltfreundliche Prozesskühlung mit verbesserter CO?-Bilanz, ressourcenschonender Verfahrenstechnik, zukunftssicher und effizient.
