Um den steigenden Energie- und Emissionsanforderungen gerecht zu werden, ersetzte BASF Process Catalysts in Nienburg die bisherige elektrische Kälteerzeugung durch zwei Absorptionskältemaschinen von AKM Industrieanlagen GmbH. Die neuen Einheiten wandeln Abwärme aus gasbetriebenen Bandtrocknern in Kälte um und sparen dadurch jährlich etwa 2,3 GWh Netzstrom ein. Durch die Kombination mit einer BAFA-Förderung im EEW Modul 4 reduzieren sich die Investitionskosten deutlich. Zudem kommen natürliche Kältemittel ohne GWP, ODP zum Einsatz.
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Sorbead(R)-Trockenperlen senken dauerhaft Taupunkt in Druckluft und Erdgasaufbereitungssystemen energiesparend
Bandtrockner (Foto: BASF)
Die Herstellung von Spezialadsorbentien am BASF-Standort Nienburg umfasst mehrere Produktionslinien, welche Sorbead(R)-Trockenperlen und andere Hochleistungspartikel erzeugen. Diese Adsorbentien senken den Taupunkt in Druckluft-Bremskreisen und Erdgasaufbereitungsanlagen und verhindern dadurch Korrosion sowie Gefrierbildung. Für die Temperaturführung unter null Grad kamen bisher drei elektrisch betriebene Kompressionskältemaschinen mit einer Gesamtleistung von etwa 1.300 kW zum Einsatz, die ausschließlich Strom aus dem öffentlichen Netz nutzen. Diese Technik verursachte hohe Energieaufwendungen, CO?-Emissionen sowie Betriebskosten im Betrieb.
Unternull-Temperaturen erfordern alternative Kühlungskonzepte gegen hohe Stromkosten und Emissionen
Für die Prozesskälte bis weit unter null Grad wurden ausschließlich Kompressionskältemaschinen mit dem H-FKW R407C eingesetzt. Ihr Betrieb beruhte auf elektrischen Verdichtern, die permanent Netzstrom erforderten und damit erhebliche Energiekosten generierten. Die kontinuierliche Stromnutzung führte zusätzlich zu einer spürbaren CO2-Last, die in Zeiten verschärfter Klimavorgaben zunehmend kritisiert wurde. Obwohl die Technik robuste Kälteleistungen lieferte, gab es mangels Alternativen bislang keine Möglichkeit, den Ressourcenverbrauch zu reduzieren. Die hohe Abhängigkeit von fossile Stromquellen wurde als Hemmnis für nachhaltige Produktionsstrukturen bewertet.
Pro Trockner entstehen 800-900 kW Dampfenergie, bislang ungenutzt und entsorgt
Neue LiBr/Wasser-Absorptionskältemaschine in Nienburg (Foto: BASF)
Frisch produzierte Sorbead(R)-Trockenperlen weisen zunächst hohe Feuchtigkeitswerte auf und werden daher in Bandtrocknern getrocknet, die mit Erdgas betrieben werden. Jeder Trockner liefert kontinuierlich zwischen 800 und 900 Kilowatt an heißem Wasserdampf, der früher als ungenutzter Abgasstrom über das Dach des Werks abgeführt wurde. Auf diese Weise ging ein erheblicher Anteil der thermischen Prozessenergie verloren, da keine Wärmerückgewinnung implementiert war und Potenziale für Energieeinsparungen ungenutzt blieben.
Absorptionskälteanlagen arbeiten thermisch und effizient mit Wasser oder Ammoniakkreislauf
Absorptionskältemaschinen kommen ohne elektrische Verdichter aus und unterscheiden sich damit grundlegend von Kompressionskälteanlagen. Der gekapselte Kreislauf basiert auf der Wechselwirkung zwischen Kältemittel und Lösungsmittel, bei der zunächst Absorption und anschließend unter Wärmezufuhr Desorption stattfinden. Weil als Antriebsenergie Prozesswärme oder Abwärme genutzt werden kann, entfällt der Großteil des elektrischen Energiebedarfs. Typische Arbeitsmittel sind Ammoniak und Lithiumbromid in Wasser, die vollständig ohne fossile Kältemittel auskommen. Ihre Lebensdauer und Betriebssicherheit gelten als hoch.
AKM installiert 350 kW LiBr und 625 kW Ammoniakkältemaschinen
Innerhalb der Baumaßnahme „Net Zero Cooling“ installierte AKM von 2021 bis 2024 zwei verschiedene Absorptionskälteanlagen: eine Wasser-LiBr-Maschine mit 350 kW und eine Ammoniak-Wasser-Anlage mit 625 kW. Nach Montage und Inbetriebsetzung arbeiten sie thermisch betrieben durch Abwärmenutzung, wodurch auf elektrische Verdichter verzichtet werden kann. Die Umsetzung erfolgte mit spezieller Projektsteuerung, technischer Abstimmung und umfassender Inbetriebnahmetests, um maximale Effizienz, Betriebssicherheit und Erfüllung der Klimaschutzvorgaben sicherzustellen. Karbonbilanz, Wirtschaftlichkeit und langfristige Betriebskosten wurden betrachtet.
AKM-Absorber nutzen Abwärme und sparen jährlich 2,3 Millionen kWh
Neue Ammoniak/Wasser-Absorptionskältemaschine in Nienburg (Foto: BASF)
Dank der innovativen Umrüstung zur Nutzung von Abwärme aus den Bandtrocknern reduzieren die beiden AKM-Absorptionskältemaschinen den Strombedarf um rund 2.300.000 kWh pro Jahr und senken die Betriebskosten signifikant. Dieser energieeffiziente Ansatz verbessert nachhaltig die CO?-Bilanz des Werks. In Kooperation mit den Spezialisten der Spitzmüller AG sicherte sich BASF im Rahmen des EEW Modul 4 Programms eine BAFA-Förderung von fast 30 Prozent der förderfähigen Investitionssumme. Diese Unterstützung erhöht Planungssicherheit und Rentabilität.
Stromverbrauch fällt weg, CO?-Bilanz des Standorts dank Abwärme verbessert
Durch die Nutzung der Prozessabwärme entfällt der Stromverbrauch der zuvor eingesetzten Kompressionskältemaschinen vollständig. Diese Umstellung führt zu einer erheblichen Verringerung der treibhausbezogenen Emissionen am Produktionsstandort. Zusätzlich werden ausschließlich natürliche Kältemittel wie Ammoniak (R717) und Wasser (R718) mit einem Treibhauspotenzial von null und ohne ozonschädigende Wirkung eingesetzt. Die Kombination aus Abwärmenutzung und umweltfreundlichen Medien ermöglicht eine nachhaltige Kälteerzeugung ohne klimaschädliche Nebeneffekte. Diese effiziente Lösung verbessert Umweltbilanz und spart dauerhaft Betriebskosten nachhaltig.
Frank Forentheil sieht in AKM-Anlagen Spitzenlösung für effiziente Abwärmenutzung
Frank Forentheil, verantwortlich für das Asset Management, beurteilt die eingesetzten AKM-Absorptionsanlagen als die bestverfügbare Technologie zur Nutzung industrieller Abwärme, da sie ohne elektrische Verdichterauskommen und zugleich hohe Kälteleistungen liefern. Werkleiter Rudolf Piehl hebt hervor, dass das Projekt eine wesentliche Säule der unternehmensinternen Klimastrategie bildet. Gleichzeitig gewährleistet die optimierte Wärmerückgewinnung eine langfristige Erhöhung der Energieeffizienz und trägt so nachhaltig zur Kostenreduktion und Emissionsminderung im Produktionsprozess bei. Durch langfristige wirtschaftliche Innovation gewährleistet.
Absorptionskälteanlagen sparen jährlich 2,3 GWh Strom und reduzieren CO?
Im „Net Zero Cooling“-Projekt hat BASF Process Catalysts GmbH gemeinsam mit AKM Industrieanlagen GmbH und Spitzmüller AG zwei Absorptionskältemaschinen installiert, die mit einer Wasser-LiBr- und einer Ammoniak-Wasser-Technologie betrieben werden. Sie nutzen jährlich 800-900 kW Abwärme aus Bandtrocknern pro Anlage. Dadurch werden insgesamt rund 2,3 GWh Netzstrom eingespart. Die BAFA-Förderung trägt mit fast 30 Prozent zur Finanzierung bei. Natürliche Kältemittel garantieren CO?-neutrale und effiziente Kühlprozesse wirtschaftlichen und nachhaltigen Betrieb, ressourceneffizient konzipiert.
