InvenSor versorgt Bühler Motor mit Strom, Wärme & Kälte

August 13, 2019

Bühler Motor zählt mittlerweile zu den Großkunden der InvenSor GmbH. Diese erfolgreiche Zusammenarbeit wurde nun weiter fortgeführt, um die Energieversorgung am Produktionsstandort Monheim auf eine neue Stufe zu heben. Dort wurde eine hochinnovative Energiezentrale zur nachhaltigen Stärkung eingesetzt, dessen Herzstück zwei Energie-Container sind, die fortan simultan Strom, Wärme und Kälte ganzjährig bereitstellen. Das Ergebnis kann sich sehen lassen: eine signifikante Senkung der Energiekosten bei gleichzeitiger Erhöhung der Versorgungssicherheit und -flexibilität.

Als internationaler Hersteller für Elektromotoren gehört Bühler Motor zu den Top-Unternehmen, wenn es sich um technische Ausstattung in der Automobilindustrie handelt. Die modernen Antriebssysteme werden an elf Standorten von über 1800 Mitarbeitern gefertigt. Das Werk in Monheim zählt dabei zum wichtigsten und größten Produktionsstandort mit insgesamt 400 Beschäftigen und verfügt seit vergangenem Jahr über eine zusätzliche 2.200 m² Produktionshalle sowie ein 900 m² großes Verwaltungsgebäude. Aufgrund des dadurch gestiegenen Kühlbedarfs wurde die Energieversorgung ebenfalls runderneuert.

Auf der Suche nach dem perfekten Energiesystem

Seit 2016 bestand der Plan im Rahmen der Standorterweiterung die Kälteversorgung im Alt- und Neubau aufzustocken und zu modernisieren. Zu Planungsbeginn richtete sich der Fokus auf konventionelle Kompressionskälte- und Heizkesselsysteme. Hinsichtlich der langjährigen geschätzten Partnerschaft mit InvenSor, wandten sich Standortleiter Harald Krug und Instandhaltungsleiter Ringo Horning aber auch in diesem Fall wieder an das Unternehmen. „Wir wollten neben einer Kompressionskälteanlage noch eine energieeffizientere Alternative aufgezeigt bekommen, die es uns ermöglicht, das Werk zusätzlich mit Eigenstrom nachhaltig zu versorgen. Da bereits ADsorptionskälteanlagen von InvenSor mit Erfolg in unserem Werk im Betrieb sind, wollten wir sie auch in diesem Folgeprojekt einbeziehen“, so Ringo Horning.  Die Aufstellung der kompletten Energietechnik musste außerhalb der Produktionshallen erfolgen und darüber hinaus zukünftigen Standortveränderungen gerecht werden. Bühler Motor war bereits bewusst, das InvenSor schlüsselfertige Containersysteme anbot und somit allen Anforderungen an dieses Projekt gerecht werden würde. Infolgedessen wurde ein standortspezifisches Energiesystem ausgelegt, in dem ein Kraft-Wärme-Kälte-Kopplungs(KWKK)-System das Kernstück bildet. Bei dieser speziellen Energiekopplung wird die überschüssige Abwärme von einem BHKW als Antriebsenergie für die ADsorptionskälteanlagen (AdKMs) genutzt, die somit die gewünschte Kälteleistung erzeugen. Neben der Wärme produziert das Blockheizkraftwerk Strom, welcher direkt vor Ort für das gesamte Werk genutzt wird. Anders als bei konventionellen Kälteanlagen, sind Sorptionskältesysteme prädestiniert für den Einsatz mit KWK-Technologien, wie BHKWs. „Auf diese Weise wird, der in der Industrie oftmals schon in den Jahresübergangszeiten anfallende Überschuss an BHKW-Abwärme effizient zur Kälteerzeugung der AdKMs weiterverarbeitet. Durch die verbesserte Auslastung des Systems steigen nicht nur die Wirtschaftlichkeit, sondern auch die Lebensdauer und der durchschnittliche Wirkungsgrad des BHKWs“, erklärt Richard Stahl, Systemtechniker bei InvenSor und zuständig für Planung und Ausführung der neuen Energiezentrale bei Bühler Motor. Ein weiterer Vorteil von ADsorptionskältesystemen ist die Verwendung von Wasser R718 als Kältemittel. Eine klimaverträgliche Technologie, die vollständig auf den Einsatz von F-Gasen verzichtet.

33% Energiekosten-Einsparung

KWK-Container und Kälte-Container von außen
Die beiden Container wurden direkt neben den Produktionshallen aufgestellt

Im nächsten Schritt wurden anhand von Wirtschaftlichkeitssimultationen die enormen Energie-Einsparungen mit einem KWKK-System unter Einsatz von ADsorptionskältemaschinen gegenüber der aktuellen Energieversorgung ermittelt. „Das Entscheidende dabei war, ein Ergebnis zu erhalten, welches die Betriebskosten trotz des Standortausbaus reduziert. Mit unserer Energielösung spart Bühler Motor jährlich 210.000 € Betriebskosten ein und erzielt einen ROI von etwa 3,5 Jahren bezogen auf das KWKK-System als Containerlösung“, so Stahl. Insgesamt reduziert das KWKK-System die Energiekosten um jährlich 33% für den gesamten Standort. Hinzu kam der Antrag auf Förderung an das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) bei einer Anschaffung von Sorptionstechnologie mit Kälteleistungen zwischen 5 und 600 kW, der eine hohe Fördersumme versprach. Angesichts dieser positiven Resultate stellte sich die Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung für das Unternehmen als attraktivste Lösung heraus. „Wir haben uns letztendlich von der konventionellen Kühlung abgewandt und uns erneut für ADsorptionskältetechnik und einem BHKW von InvenSor entschieden. Die daraus resultierenden Einsparungen an Energie und Betriebskosten sind unseren Anforderungen vollends gerecht geworden und haben das Vertrauen in dieses Unternehmen weiter gestärkt“, begründet  Horning die Entscheidung von Bühler Motor. Daraufhin wurde Ende 2017 ein Projektierungsauftrag mit InvenSor ausgelöst, der tiefergehende technische Bestandsaufnahmen und Vorplanungen zur neuen Energiezentrale beinhaltete. Darauf aufbauend kamen weitere Komponenten zur Vervollständigung dieses Systems hinzu, wie etwa eine Speicherzentrale, neue Versorgungsstraßen und eine Kompressionskältemaschine (KKM).

Präzision und Flexibilität

Das Innenleben vom InvenSor Kälte-Container mit den 7 AdKMs

Es wurden sieben InvenSor LTC 30 e plus mit insgesamt 210 kW Kälteleistung in einen eigens dafür maßgeschneiderten Kälte-Container installiert, welche die 20 Spritzgussmaschinen, die Laser- und Schweißprozesse in den Produktionslinien sowie die Lüftung der Produktionshallen und Verwaltungsbüros kühlen. Der Container wurde auf Wunsch von Bühler Motor so konzipiert, dass es noch Platz für eine Aufstockung der AdKMs gibt.  Innerhalb des Containers befinden sich alle benötigten Hydraulikkomponenten, ein Schaltschrank und alle notwendigen Anschlüsse zur Verknüpfung mit dem restlichen Energiesystem. Auf dem Dach befindet sich der Rückkühler der Kältemaschinen, der die nicht nutzbare Wärme aus dem Kühlprozess an die Umgebungsluft abgibt.

Für den Antrieb sorgt ein Blockheizkraftwerk mit 381 kW th. und 360 kW el. Leistung, das die Kälteanlagen mit ausreichend Wärme für die Kälteerzeugung versorgt und als separate Containerlösung direkt neben dem Kälte-Container platziert wurde. Da die AdKMs über eine Freikühlfunktion verfügen, kann in den kalten Monaten direkt über die Außenluft gekühlt werden. Das BHKW stellt die Abwärme währenddessen einfach zur Gebäudeheizung bereit. Eine weitere große Besonderheit an diesem KWKK-System ist die intelligente Regelung, die sich das gesamte Jahr über pausenlos an den Energiebedarf anpasst. „Unsere monatlichen Stromkosten haben sich mit der Anschaffung des BHKWs und dem Verzicht auf Strom zur Kältebereitstellung um die Hälfte reduziert und liegen nun nur noch bei 30.000 €“, so Horning weiter. Zur Spitzenlastabdeckung des zusätzlichen Kühlbedarfs durch den Neubau und für Redundanzzwecke wurde das System um eine KKM erweitert. Als Verbindung zwischen den beiden Energie-Containern, der KKM und dem Werksgebäude dient die neue Speicherzentrale mit 30 m3 Warm- und Kaltwasserfassungsvermögen. Von dort aus können alle bestehenden und zukünftigen Standortbereiche mit Wärme und Kälte versorgt werden. Die Hydraulikplanungen umfassten ebenfalls die Zusammenführung der bislang jeweils getrennten Heiß- zw. Kaltwasserkreisläufe in den Produktionshallen. Gesteuert und überwacht wird das neue System mittels einer übergeordneten Steuerung, die mithilfe von InvenSor entwickelt, implementiert und optimiert wurde. Für die Einspeisung des erzeugten Eigenstroms und der entsprechenden Verteilung vor Ort wurde das bestehende Transformatoren-System umgebaut. Dazu kam die Anpassung und Erweiterung der Gasversorgung inkl. eines komplett neuen Gasanschlusses mit einer konzipierten Gasdruckregeldruckstation für den Außenbereich.

Kälte-Container_Slogan_Bühler-InvenSor
Ringo Horning (li) v. Bühler Motor und Richard Stahl (re) v. InvenSor vor dem neuen Kälte-Container

Als Aufstellungsort der Energiezentrale wählte Bühler Motor eine bisher ungenutzte Fläche hinter den Produktionshallen, wofür umfangreiche Erd- und Betonarbeiten vorgenommen werden mussten. „Eine der Herausforderungen war die Berücksichtigung der unterschiedlichsten Standort-Gegebenheiten, z.B. bei Brandschutzvorgaben, bei vorhandenen Erdleitungen sowie beim Zusammenschluss bestehender Kühlkreisläufe.  Wir mussten uns immerhin an verschiedenen Stellen bautechnisch im Bestand bewegen und anschließen“, erinnert sich Stahl. Nach Abschluss der Bauarbeiten wurden die Energie-Container, die Speicherzentrale und die Systemkomponenten angeliefert, so dass die Energiezentrale errichtet werden konnte. „Trotz witterungsbedingter Erschwernisse durch Regen und Frost ist es dem InvenSor-Team gelungen, alle Fristen für den BAFA-Fördermittelantrag und die Inbetriebnahme erfolgreich einzuhalten, so dass an unserem Tag der offenen Tür am 13. Oktober 2018 die neue Energiezentrale bereits in Betrieb war“, so Horning abschließend.

 

Über die InvenSor GmbH

In Lutherstadt Wittenberg und Berlin ansässig ist InvenSor eines der führenden Unternehmen weltweit in der Entwicklung und Produktion von ADsorptionskältemaschinen im Leistungssegment zwischen 30 und 300 kW. Die Kältemaschinen erzeugen kaltes Wasser und nutzen dafür als Antriebsenergie die überschüssige Wärme u.a. von Blockheizkraftwerken, Druckluftanlagen sowie industriellen Prozessen. Durch das eigens entwickelte und mehrfach patentierte Druckhaltesystem ActiVac® ist InvenSor der einzige Hersteller, der die Kälteerzeuger in den Kältemaschinen komplett wartungsfrei anbietet.

Darüber hinaus hat sich das Unternehmen in den letzten 10 Jahren vom reinen Anlagenhersteller zum Gesamt-Lösungsanbieter entwickelt und realisiert mittlerweile schlüsselfertige Gesamtlösungen im Kältebereich. Über 400 installierte Anlagen und zufriedene Kunden sind ein Beweis für die Leistungsfähigkeit und Effizienz dieser ADsorptionskältesysteme.

Technische Daten der Anlage

Kühlsystem 7 InvenSor ADsorptionskältemaschinen mit insgesamt 210 kW Nennleistung
Antriebswärme Blockheizkraftwerk 381 kW th. / 360 kW el. Leistung
Kühlanwendung Spritzgussmaschinen, Laser- und Schweißprozesse, Produktionshallen, Büro
Installation September 2018

 

Feedback unseres Kunden zum Projekt:

Ringo Horning, Manager Maintenance, Bühler Motor„Wir haben in unserem Werk zusammen mit InvenSor ein wirklich tolles Konzept der Energieversorgung kreiert, das uns nicht nur vor steigenden Energiekosten schützt, sondern zudem ein hohes Maß an Flexibilität durch die Container bereitstellt. Bühler Motor befindet sich stets im Wandel und Ausbau. Die Containerlösung können wir jederzeit an neue Anforderungen bei der Weiterentwicklung des Standortes und dessen Infrastruktur anpassen.“

Ringo Horning, Manager Maintenance, Bühler Motor GmbH