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Wärmetauscher für die Energiebranche: Egal ob in Oil&Gas-Anwendungen oder bei den Erneuerbaren, Wärmetauscher spielen eine wichtige Rolle beim Verbessern der Energieausbeute. Bild: GEA Heat Exchangers
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Wärmetauscher unter neuer Marke

Text: Dr. Karlhorst Klotz, Energy 2.0
Angekündigt ist es schon lange – Gea Heat Exchangers wird eine neue Marke sein. Dessen ungeachtet profitiert das Unternehmen von den Umwälzungen in der Energiebranche. Wärmetauscher-Technologie kommt hier an den verschiedensten Stellen zum Einsatz, sei es etwa bei Shale Gas, Concentrated Solar Power oder der Geothermie.

Es war eine Reise ins Ungewisse: Wie das Unternehmen, das ich Ende Juli in Bochum besucht habe, demnächst heißen wird, weiß ich auf der Rückfahrt immer noch nicht. Aber über Marken und Technik habe ich einiges gelernt.

Echt, ich hätte Ihnen den Namen gerne verraten, auf den sich der Wärmetauscher-Spezialist in wenigen Tagen taufen wird. Und Carola Lenkewitz kennt ihn seit Monaten. Die Leiterin „Market Intelligence, Marketing and Communications“ ist verantwortlich für den Prozess, bei dem nicht nur aus 450 Namensvorschlägen der endgültige gewählt wurde, sondern auch für die Entwicklung des neuen Gesichts des auf Wärmetauscher spezialisierten Unternehmens. „Die Wärmetauscher waren ursprünglich der Kern von Gea“, erinnert sie an den Ursprung des Konzerns, aus dem sich die Kraftwerks- und Wärmetauscher-Sparte jetzt herauslöst – formal schon seit dem Kauf durch Triton, gefühlt eben jetzt. Begleitet von einer minutiös geplanten Kommunikationskampagne, die nach einem Web-Countdown seit dem 3. August Fahrt aufgenommen hat.

Zug um Zug zeigen die Bochumer nun ihr neues Gesicht: Mit Bildern, wie sie seither auch in den Gängen des Firmensitzes hängen und die Mitarbeiter einstimmen, mit einer neuen Typographie, mit neuen, charakteristischen Farben will Lenkewitz die Menschen auf den neuen Auftritt einstimmen und neugierig machen auf das, was bis zum Schluss geheim bleibt: Name und Logo.

Neue Aufgabenfelder

Vom „Dreiklang Mensch, Maschinen, Marke“ spricht die Marketing- und Kommunikationschefin stattdessen lieber (siehe Interview) und bittet Dr. Falk Mohasseb an den Tisch, um Energy 2.0 einen Einblick in aktuelle Forschungs- und Entwicklungsthemen zu geben. Neben guten Geschäften der chemischen Industrie, die zu Retrofit-Aufträgen in der Prozesstechnik führen, sind es nach Beobachtung des Director Re­search­ & Development von Gea Heat Exchangers vor allem die Umwälzungen der Energiebranche, die heute neue Aufgabenfelder schaffen.

So hat etwa der Shale-Gas-Boom in den USA der vergangenen Jahre zu vielen darauf zugeschnittenen Applikationen geführt, die spezielle Lösungen erforderten. Ebenso wächst die Nachfrage nach LNG-tauglichen Motoren für Schiffe, weil sie Schweröl in immer weniger Häfen einsetzen dürfen. Dort kommt eine spezielle Doppelrohr-Wärmeübertrager Technologie zum Einsatz. Aber auch an anderen Stellen der LNG-Wertschöpfungskette wurden und werden spezielle Wärmetauscher entwickelt, die es beispielsweise ermöglichen, ein bis drei Prozent mehr LNG auf derselben Grundfläche zu erzeugen oder entsprechend kleiner und kompakter zu bauen – bei derart großen und zum Teil mehreren Milliarden Euro teuren Gesamtanlagen kann das zu interessanten Lösungen führen.

Erneuerbare Energien als Treiber

Ein wichtiger Treiber sind aber die immer stärker nachgefragten erneuerbaren Energieformen. Beispiel Concentrated Solar Power (CSP): Anlagen, die mit großen Hohlspiegeln Sonnenlicht auf ein Wärmeträgermedium in einer Röhre fokussieren, entstehen heute in Nordafrika. So verfolgt beispielsweise Marokko das ambitionierte Ziel, im Jahr 2020 mit solarthermischen Kraftwerken 16 % des benötigten Stroms zu decken.

Obwohl das Prinzip bekannt ist, geht es in den Anlagen darum, trotz der im Tagesverlauf unterschiedlichen Sonnen­einstrahlung durch eine optimale Konfiguration von Rohren und Wärmetauschern stets die maximale Energie zu ernten.

Dort kommen in Neuanlagen auch Hybridlösungen zum Einsatz, die Trocken- und Nasskühlsysteme kombinieren. Ziel ist, aus Effizienzgründen die „nasse“ Unterstützung nur wenige Stunden im Jahr zuzuschalten – ein Ansatz, der Hybridlösungen auch in Europa und speziell Deutschland immer häufiger macht, weil Kunden in den Sommermonaten mit den angesichts der globalen Erwärmung auftretenden Spitzenlasten nicht mehr zurechtkommen. Auch in Deutschland sind 38 °C keine Seltenheit mehr, die Auslegung der Systeme wurde dagegen vielleicht oft nur für 32 °C gemacht. Ähnlich laufen in Asien oft Anlagen, die aufgrund unterschiedlichster Ursachen ihre thermische Performance an heißen Sommertagen nur noch eingeschränkt erfüllen können.

Einfach Wasser in den Luftstrom zu sprühen, ist zwar die naheliegende, vornehm als pre-adiabatic cooling bezeichnete Lösung, führt wegen der fast gesättigten vorbefeuchteten Luft jedoch leichter zu Korrosion oder ist in vielen Gegenden, zum Beispiel im asiatisch-pazifischen Raum, aufgrund der meteo­rologisch bedingten hohen Luftfeuchtigkeit, nicht sinnvoll. „Wir sind bei unseren Kunden dafür bekannt, dass wir sehr gute auf den Prozess optimierte, kompakte und leistungsfähige Prozesslösungen bieten können“, beschreibt Dr. Mohasseb den USP seines Unternehmens, die auch im Zusammenhang mit der Optimierung von BHKWs immer öfter gefragt sind, weil es immer mehr dezentrale Lösungen gibt.

Eine Spezialität sind elliptische Rohre, die geringere Druckverluste aufweisen als Rundrohre und bis maximal 80 bar nutzbar sind. Neben konventionellen Anwendungen werden sie heute im Bereich der geothermischen Stromerzeugung eingesetzt, erfordern jedoch eine spezielle, aufwendigere Auslegung als etwa in klassischen Oil&Gas-Anwendungen. „Wir denken da plötzlich über Sachen nach, die in den klassischen ausgereizten Prozessen keine Rolle gespielt haben“, sagt Dr. Mohasseb.

Strömungssimulation als Schlüsselkompetenz

Noch lange nicht ausgereizt ist die Optimierung der Rippenrohr-Geometrie bei Wärmetauschern. Jüngst wurde zur Achema eine Neuheit vorgestellt, die zweistellige Performance-Verbesserungen aufwies. Strömungssimulation (Computational Fluid Dynamics, CFD) ist da heute das Mittel der Wahl und führte in mehrmonatigen Optimierungen zu Verbesserungen, die „ältere Kollegen gar nicht mehr für möglich gehalten haben“, so der Forschungs- und Entwicklungschef. „Aber die Methodik ist heute einfach viel besser als früher.“

CFD spielt nicht nur in der Simulation von Wärmeflüssen zur Verbesserung von Produkten eine wichtige Rolle, sondern für Kunden auch zur Berechnung von Wechselwirkungen von Anlagenkomponenten mit der Umgebung der Anlagen. „Neben der Optimierung der thermischen und akustischen Auslegung haben wir da unsere langjährig aufgebaute Schlüsselkompetenz“, stellt Dr. Mohasseb fest.

Abwärme nutzen

Und wie sieht es eigentlich mit der Energieeffizienz aus? Werden solche Lösungen in der Praxis gefordert, oder sind das nur Themen für politische Sonntagsreden? Wenn sich beispielsweise bei Kleinlüftern die Wirkungsgrade erhöhen und damit der Bedarf für Hilfsenergie senken (oder der Volumenstrom bei gleichem Energieeinsatz erhöhen) lässt, kann man damit bei den Kunden durchaus punkten. „Aber einen End-User können Sie mit solchen Themen eher überzeugen als einen Generalunternehmer“, differenziert Dr. Mohasseb. „Die EPCs sind meistens an ,investitionsoptimierten', also preiswerten Lösungen interessiert.“

Generell ist Waste-Heat-Recovery eigentlich nichts Neues, findet der Chef der F&E-Abteilung, aber immer dann interessant, wenn Wärmeverschwendung viel kostet. Das ist beispielsweise in Stahl-oder Zementwerken der Fall, wo die nicht immer gerade idealen Bedingungen die eigentliche Herausforderung sind. Dr. Mohasseb: „Generell werden die Anforderungen immer schwieriger in Bezug auf einen hohen Partikel- und Schmutzanteil, korrosive Einflüsse der Gase und hohe Temperaturen“.

Eine wichtige Rolle spielt in der Praxis auch der Lärm, denn „zu hoher Schall ist ein Zurückweisungsgrund“. Daher müssten Erweiterungsanlagen oft 10 bis 15 dB leiser sein als Bestandsanlagen. Ein Low-Noise-Lüfter, der mit 2 dB weniger die Lautstärke fast halbiert, ist da als unscheinbare, aber zentrale Komponente da eine höchst willkommene Entwicklung.

Das Geheimnis bleibt gewahrt

Leise und vor allem verschwiegen muss auch das Team um die Marketing- und Kommunikationschefin sein – wenn auch zeitlich begrenzt. Beim Hinausgehen zeigt mir Carola Lenkewitz noch ein Bügel-Schloss, das sie am Standfuß ihres PC-Monitors liegen hat. „Jeder aus dem Team hat eines bekommen“, erklärt sie. „Wir mussten ja lernen, ganz verschwiegen zu arbeiten: Mit E-Mails aufpassen, abends am Arbeitsplatz alles wegräumen, nichts offen liegenlassen“.

Offensichtlich hat das Symbol seine Wirkung entfaltet: „Es hat funktioniert“, strahlt Lenkewitz. Und das, obwohl die Geheimniskrämerei Monate dauerte. Verdammt gute Arbeit.

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