Schlussbericht
(Deutsch)
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Die TELA Kimberly Switzerland produziert in einem räumlich ausgedehnten Werk Papierhygiene-Produkte. Die grossen Konfektionshallen M2 uns M5 werden nicht klimatisiert; dort treten im Sommer Raumtemperaturen bis zu 42 °C auf. Zahlreiche kleinere und mittlere Klimakältekompressoren werden verteilt im ganzen Werk betrieben. Suboptimale Wirkungsgrade, hoher Stromverbrauch, hoher Reparaturunterhalt prägen die Ist-Situation. Ein beträchtlicher Teil dieser Geräte wird in der Zukunft ersetzt werden müssen, sei es aufgrund des technischen Zustandes oder aufgrund des zukünftig nicht mehr zulässigen Kältemittels.
Andererseits steht aus der Abfall- und Papierreststoffverbrennung (Wirbelschichtverbrennung) hochwertiger Dampf im Überschuss zur Verfügung. Aufgrund dieser Situation entstand die Idee, Kälte aus der Abwärme auf Basis einer Absorptionskältemaschine zu erzeugen und im Werk zu verteilen. Die dezentralen Splitgeräte sollten durch Umluftkühler ersetzt werden. In der Studie wurde untersucht, wie diese Lösung umgesetzt werden könnte und wie die zentralisierte Lösung wirtschaftlich gegenüber der dezentralen Lösung abschneidet.
In einem ersten Schritt wurden in enger Zusammenarbeit mit dem Betrieb die Daten der bestehenden dezentralen Geräte (total 101 Geräte) aufgenommen und aktualisiert. Die Gesamtkälteleistung dieser Klimageräte beträgt 474 kW. Die Berechnungen der Ersatzinvestitionen für Kälteerzeugung, Kälteverteilung und Kälteabgabe zeigten rasch, dass die primären Parameter Leitungsanschlusslänge zur nächsten Hauptleitung, Kälteleistung und jährliche Betriebszeit massgebend sind für den Entscheid des Wechsels. Die wirtschaftlich vertretbarste Lösung ergab eine Auswahl von Kältegeräten, die zusammen 320 kW Kälteleistung benötigen und eine Vollastbetriebsstundenzahl von 5410 Std./a aufweisen. Bei Gesamtinvestitionen von ca. 802'000 CHF entstehen mit der zentralen Lösung spezifische Kältegesamtkosten von 4.75 Rp/kWh. Sie konkurrieren mit Kältegesamtkosten bei dezentraler Erneuerung der Splitgeräte von 4.64 Rp/kWh. Mit der zentralen Lösung können 567 MWh Elektrizität eingespart werden. Von der Energieeffizienz ist diese Lösung positiv zu bewerten: alternativ könnte der Dampf auch via Dampfturbine in Elektrizität umgewandelt werden; abschätzungsweise könnte über dieses System lediglich 248 MWh Elektrizität, also 44 % erzeugt werden.
In einer zweiten Variante wurde eine grössere Kälteerzeugungsanlage untersucht, die zusätzlich zum Ersatz der Splitgeräte auch die Konfektionsmoule M2 und M5 so klimatisieren, dass erträgliche Raumtemperaturen für die Arbeitenden entstehen. Der Kälteleistungsbedarf wurde ermittelt und beträgt 1490 kW (Modul 2, Modul 5 + Ersatz Kleingeräte gem. 1. Variante). Die Kühlung kann beim M5 ganz, beim M2 teilweise über den Einbau von neuen Kühlregistern in die bestehenden Monoblocs der Hallenzuluft relativ einfach bewerkstelligt werden. Gewählt wurde eine Doppeleffect-Absorptionskältemaschine mit einer Wärmezahl von 1.37. Diese Maschine benötigt pro Stunde 1.6 t Dampf von 10 bar Druck und erzeugt eine Rückkühlleistung von knapp 2.6 MW. Gesamthaft sind 2,175 Mio CHF an Investitionen notwendig, sie führen zu spezifischen Kältegesamtkosten von 5.9 Rp/kWh.
Als Folge dieser Ergebnisse verlangte TELA noch die Berechnung einer zusätzlichen Variante: Aufbau einer zentralen Kälteerzeugung nur zur Kühlung der Module 2 und 5 (ohne Einbezug der Splitgeräte), jedoch inkl. der zusätzlichen Lüftungsanlage für das Modul 2. Dieser Variante soll einer Kälteerzeugungsanlage mit Kompresssionsprinzip bez. Investitionen und Betriebskosten gegenübergestellt werden. Dabei wurden die folgenden Ergebnisse berechnet: In den Gesamtinvestitionen ist die Variante Absorptionskältemaschine mit 2,0 Mio CHF gegenüber 1,84 Mio etwas teurer, in den Gesamtgestehungskosten Kälte schneidet die Variante Absorptionskältemaschine mit 5.63 Rp/kWh deutlich günstiger ab als die Vergleichsvariante (7.94 Rp/kWh). Mit einer AKM können 870 MWh elektrische Energie eingespart werden.
Fazit der Studie:
Obwohl die an sich hochwertige Dampfenergie mit Energiepreis 0 eingesetzt worden ist, ist die Wirtschaftlichkeitsgrenze (Anschlusslänge, Grösse) bei den kleinen Klimageräten rasch erreicht, da die Verteilkosten von Kälte sehr hoch sind. Energetisch sinnvoll und wirtschaftlich ist der Einsatz der Absorptionskältetechnik für zentrale grosse Kälteverbraucher; es kann wertvolle elektrische Energie eingespart werden, die dafür notwendige Mehrinvestition ist innerhalb von 2,5 Jahren amortisiert.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Helbling Beratung + Bauplanung AG
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Bendel,Rainer
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