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Rittal GmbH & Co. KG

Die Errichtung einer energieeffizienten und energieflexiblen Fabrik und die Validierung an einem realen Großdemonstrator wie in der PHI-Factory sind in dieser Form einzigartig. Für uns sind daher die Ergebnisse aus diesem Forschungsprojekt in Bezug auf die Schaltschrank- und Maschinenkühlung von  besonderem Interesse.

Rittal mit Sitz in Herborn, Hessen, ist ein weltweit führender Systemanbieter für Schaltschränke, Stromverteilung, Klimatisierung, IT-Infrastruktur sowie Software & Service. Systemlösungen von Rittal sind in über 90 Prozent aller Branchen weltweit zu finden, etwa im Maschinen- und Anlagenbau, der Nahrungs- und Genussmittelindustrie sowie in der IT- und Telekommunikationsbranche.

Zum breiten Leistungsspektrum des Weltmarktführers gehören u. a. intelligente Kühllösungen mit bis zu 75 Prozent geringerem Energie- und CO2-Verbrauch. Sie können mit der Produktionslandschaft kommunizieren und ermöglichen vorausschauende Wartungs- und Servicekonzepte. Innovative IT-Lösungen vom IT-Rack über das modulare Rechenzentrum bis hin zu Edge und Hyperscale Computing Lösungen gehören ebenfalls zum Portfolio.

Rückkühlaggregate bzw. Wasser Chiller werden eingesetzt, um wichtige Prozesse an Maschinen und Anlagen, wie z.B. die Spindel einer Werkzeugmaschine, zu temperieren. Für die Genauigkeit der Maschine ist ein sehr konstantes Temperaturniveau erforderlich. Aufgrund von stark schwankenden Auslastungen der Maschine kommt es jedoch auch zu häufigen Ein- und Ausschaltzyklen des Chillers, was wiederum die Genauigkeit der Kühlwassertemperatur beeinflusst. Außerdem wird durch den Einschaltprozess des Chillers ein relativ hoher Stromverbrauch erzeugt.

Durch eine Inverter betriebene Regelung des Chillers lässt sich die Leistung des Chillers und somit auch die Temperatur des Kühlwassers bei schwankenden Auslastungen der Maschine besser steuern. Aufgrund sich ändernder Umgebungsparameter und starken Schwankungen der Maschinenauslastung sind jedoch auch hier Grenzen gesetzt. Durch einen entsprechenden thermischen Pufferspeicher kann man diese Grenzen weiter ausdehnen und mit relativ niedrigem Energieaufwand diese Schwankungen kompensieren.

Ein thermischer Pufferspeicher aus Wasser hat je nach Leistung und geforderter Temperaturgenauigkeit sehr schnell ein relativ großes Volumen. Bei einer Kühlleistung von z.B. 10kW und einer geforderten Temperaturgenauigkeit des Wassers von 0,1K wäre ein Wassertank mit ca. 250 Liter Volumen als thermischer Pufferspeicher sinnvoll.

Bei modernen Werkzeugmaschinen z.B. ist jedoch auch das Bauvolumen von zentraler Bedeutung. Daher müssen auch die Chiller möglichst kompakt aufgebaut sein. Der Vorteil von PCM-Materialien (PCM = Phase Change Material) liegt darin, dass sie eine bis zu 14-fach höhere thermische Speicherkapazität aufweisen als Wasser. D.h. bei gleicher Speicherkapazität kann man den PCM-Speicher deutlich kleiner gestalten als einen Wasserspeicher. In dem og. Beispiel hätte der PCM Speicher nur ein Volumen von ca. 18 Litern.

PCM Speicher zeichnen sich dadurch aus, dass sie eine hohe Energiemenge beim Phasenübergang von fest zu flüssig bzw. flüssig zu fest speichern bzw. abgeben können. Ihre Speicherkapazität liegt bei ca. 200 kj/kg.