Energiesysteme neu denken – Einsparpotenzial Kältesysteme

5.2.2019

Im Rahmen des bayerischen Energieforschungsprojektes SEEDs untersucht ein interdisziplinäres Forschungsteam am Fraunhofer IISB die Einsparpotenziale von Kältesystemen im industriellen Umfeld. Durch gezielte Betriebspunktoptimierungen auf Grundlage detaillierten Monitorings und mittels intelligenter Steuerungs- und Regelungstechnik lassen sich Energie und Kosten einsparen.

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Im Rahmen des bayerischen Energieforschungsprojektes SEEDs wurden am Fraunhofer IISB verschiedene Effizienzmaßnahmen identifiziert und umgesetzt.

© Fraunhofer IISB / Kurt Fuchs

In industrietypischen Kältesystemen – wie am Fraunhofer IISB in Erlangen – lassen sich durch Optimierung der Betriebsparameter und gezielte Investitionen ca. 20 % der Energiekosten einsparen.

In einem typischen größeren Industriebetrieb wird Kälteenergie sowohl für die Klimatisierung der Büroräume und Fertigungshallen als auch für die Kühlung von Prozessanlagen und Serverräumen benötigt. Im Laufe der Jahre werden die dafür eingesetzten Anlagen und ihre Bestandteile häufig erweitert und revidiert. Neue Verbraucher, Kältemaschinen und Rohrleitungen kommen hinzu und alte Komponenten sind auszutauschen. Die ursprünglich zentrale Steuerung der Kälteanlage wird durch den Einsatz von Einzelkomponenten zunehmend dezentralisiert. Dabei schleichen sich Ineffizienzen ein, welche ein Unternehmen viel Geld kosten.

Höhere Effizienz durch Optimierungsmaßnahmen

Der Anreiz für Effizienzmaßnahmen ist deshalb groß: Experten schätzen das Energieeinsparpotenzial in Kältesystemen auf bis zu 56 % der betriebsgebundenen Kosten. Im Rahmen des bayerischen Energieforschungsprojekts SEEDs haben die Forschenden am Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB als Modell für einen typischen mittelgroßen Industriebetrieb die eigene Labor- und Gebäudeinfrastruktur unter die Lupe genommen und zahlreiche Optimierungsmaßnahmen erfolgreich umgesetzt. Das Ergebnis kann sich sehen lassen: eine über 20 % höhere Effizienz des Kältesystems. Im Realbetrieb entspricht das einer jährlichen Einsparung von 135 MWh an elektrischer Energie. Für solche Ergebnisse muss der Status Quo gründlich erfasst werden. Dies erfolgt mit Hilfe stationärer und auch mobiler nicht-invasiver Messtechnik. Die im laufenden Betrieb erfassten Daten werden fortlaufend dokumentiert und anschließend analysiert. Häufig können auf Basis der Messdaten bereits erste Maßnahmen zur Optimierung der Betriebsparameter des Kältesystems definiert werden. Die Effizienz lässt sich aber auch steigern, indem zum Beispiel Energiespeicher integriert, frei gekühlt oder spezielle Betriebsstrategien für Komponenten des Kältesystems in Betracht gezogen werden.

Forschungsergebnisse lassen sich auf Industriebetriebe übertragen

Das Einsparpotenzial einzelner Maßnahmen hängt immer von den Randbedingungen des jeweiligen Standorts ab. Das Fraunhofer IISB betreibt ein Kältesystem im industriellen Maßstab, in welchem ganz unterschiedliche Strategien erfolgreich kombiniert und umgesetzt werden konnten.