Chaigneau, M.; Hennemann, T.; Nienborg, B.
Optimierte Regelung von Kälteanlagen - Betriebsstrategien für Kaltwassersätze mit Trockenrückkühlern
In: Deutscher Kälte- und Klimatechnischer Verein e. V. DKV (Hrsg.): Deutsche Kälte‐ und Klimatagung 2025 Magdeburg. Tagungsband (Datenträger). – ISBN 978-3-911558-00-6
Kurzfassung
Energieeinsparungen durch Effizienzsteigerung stellen einen wesentlichen Beitrag zum Erreichen der Klima-schutzziele dar. Da Kälteprozesse rund 15% des deutschen Stromverbrauchs verursachen, gilt es auch in diesem Bereich Optimierungspotenziale zu heben.
Daher untersucht das Fraunhofer ISE das Energieeinsparpotenzial für trocken rückgekühlte Kaltwassersätze so-wohl theoretisch als auch praktisch. Der Fokus liegt auf einem einfachen, aber robusten Regelungsansatz: die drei regelbaren Aktoren (Verdichter, Kühlmediumspumpe und Ventilator des Trockenkühlers) werden über den zulässigen Bereich proportional zueinander auf die angefragte Kältelast geregelt und dabei als Strömungs-maschinen mit ähnlichem Verhalten behandelt. Dieser Regelungsansatz wird einerseits mit zwei konventionellen Regelungsstrategien (Stand der Technik) und andererseits mit einer optimalen Regelung verglichen. Im letzteren Fall berechnet ein modellbasierter Regler für jeden Zeitschritt unter den aktuellen Betriebsbedingungen die bestmöglichen Sollwerte für die drei Aktoren, um die Gesamtleistungsaufnahme zu minimieren und gleichzeitig die Lastanforderungen zu erfüllen. Die Auswertung von Simulationen und Experimenten in einer Laboranlage zeigt, dass die einfach umzusetzende Proportional-Regelungsstrategie bis zu 28 % Energie gegenüber einer Regelung nach Stand der Technik einspart und damit nah an das – in der Praxis nur aufwändig erreichbare – Optimum von 35 % Einsparung herankommt. Wie schwierig es ist, eine genaue modellbasierte Steuerung selbst unter Laborbedingungen zu implementieren, hat sich ebenfalls bei den Untersuchungen gezeigt.
Schlagwörter: Rückkühler, Betriebsführung, Kälteanlage, Regelung, Energieeffizienz