Im Produktionsprozess wird an verschiedenen Stellen ein Kühlkreislauf mit Vorlauftemperaturen von unter null Grad Celsius benötigt. Die Prozesskältebereitstellung erfolgte lange Zeit ausschließlich über mehrere Kompressionskältemaschinen mit einer Gesamtkälteleistung von ca. 1.300 kW. Diese Anlagen brauchen ausschließlich elektrischen Strom für die Kälteerzeugung, den BASF aus dem Stromnetz bezieht.

Die Trockenperle ist während der Herstellung wasserhaltig und muss getrocknet werden. Hierzu werden mehrere erdgasbefeuerte Bandtrockner betrieben, die den Perlen durch Wärmezufuhr das Wasser entziehen. Dabei entsteht als Abfallprodukt heißer Wasserdampf (Brüden) bei Umgebungsdruck.

Die Abwärmeleistung beträgt je Bandtrockner etwa 800 – 900 kW in Form von überhitztem Wasserdampf Dieser Abdampf ist zwar energiereich, jedoch konnte lange Zeit dafür keine weitere Verwendung gefunden werden, sodass der energiereiche Abdampf aus der Produkttrocknung über das Werksdach an die Umgebung abgegeben wurde.

Hier kommt die AKM Industrieanlagen GmbH aus Haltern am See ins Spiel. Das Unternehmen entwickelt und fertigt Absorptionskältemaschinen. Die Absorptionskältetechnik beruht ebenfalls auf der Kälteerzeugung durch Verdampfung eines flüssigen Kältemittels. Sie unterscheidet sich jedoch von der Kompressionskältetechnik durch die Art und Weise, wie das verdampfte Kältemittel wieder rückverflüssigt wird, sodass die Kältemaschine in einem Kreislauf arbeiten kann.

Die Kältemittelrückverflüssigung beruht bei der Absorptionskältetechnik, im Gegensatz zur Kompressionskältetechnik, nicht auf der mechanischen Verdichtung über strombetriebene Kältemittelverdichter, sondern auf der Absorption und Desorption des Kältemittels (z.B. Ammoniak) in einem Lösungsmittel (z.B. Wasser). Eine Absorptionskälteanlage benötigt deshalb keine mechanische Verdichterenergie in Form von Strom, sondern Wärmeenergie für die Desorption.

„Da wir mit dem Abdampf aus den Bandtrocknern genügend Wärmeenergie zur Verfügung haben, war es naheliegend die Prozesskältebereitstellung auf die Absorptionskältetechnik umzustellen. Die Herren Dr. Wolfgang Stürzebecher und Christoph Heyse der AKM Industrieanlagen GmbH konnten uns von Ihren hochqualitativen Anlagen überzeugen“. -So Rudolf Piehl (Geschäftsführer und Werksleiter in Nienburg)

Unter dem Projektnamen „Net Zero Cooling“ wurden für das Nienburger Adsorbentienwerk im Laufe der Jahre 2021 bis 2024 eine Wasser-Lithiumbromid Absorptionskältemaschine mit 350 kW Kälteleistung sowie eine Ammoniak-Wasser Absorptionskältemaschine mit 625 kW Kälteleistung von der AKM Industrieanlagen GmbH hergestellt bzw. beschafft, installiert und in Betrieb gesetzt.

Mit beiden Maschinen ist eine jährliche Energieeinsparung in der Kältebereitstellung in Höhe von ca. 2.300.000 kWh Strom verbunden.  Aufgrund der hohen Energieeinsparung sowie der Rückgewinnung und Erschließung von bislang ungenutzter Prozessabwärme durch die beiden Absorptionskältemaschinen konnte die BASF in Nienburg zusammen mit dem Lieferanten AKM Industrieanlagen GmbH und der Spitzmüller AG aus Gengenbach für dieses Projekt eine BAFA-Förderung von fast 30% der Investitionskosten im Programm EEW Modul 4 erwirken.

Dieses Projekt wurde gefördert durch das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) im Rahmen der „Bundesförderung für Energie- und Ressourceneffizienz in der Wirtschaft (EEW) Modul 4“ des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK).

„Durch diese beiden Maßnahmen verbessert sich die CO2-Bilanz des BASF-Standorts in Nienburg maßgeblich, da ein Großteil des Stromverbrauchs der Kompressionskälteanlagen eingespart und die beiden Absorptionskältemaschinen mit Prozessabwärme betrieben werden, die ohnehin zur Verfügung steht und deshalb als CO2-neutral anzusehen ist.“ – So der Energieeffizienzexperte Robin Link der Spitzmüller AG.

Gemäß Frank Forentheil (Asset Manager bei BASF) sind die Absorptionskälteanlagen der AKM Industrieanlagen GmbH für diesen konkreten Fall in Nienburg die zuverlässigste und bestverfügbare Möglichkeit, um die bisher ungenutzte Abwärme der Bandtrockner weiter sinnvoll zu verwenden.

„Dieses Projekt trägt somit zur Erreichung unserer Klimaziele und Verbesserung der CO2-Bilanz des BASF-Standorts in Nienburg bei.“ – So Werksleiter und Geschäftsführer Rudolf Piehl.

Ein weiterer positiver Nachhaltigkeitsaspekt ist, dass bei den neuen Absorptionskältemaschinen ausschließlich die natürlichen Kältemittel Ammoniak (R717) und Wasser (R718) zum Einsatz kommen. Die bestehenden Kompressionskältemaschinen wurden damals noch auf das synthetische/fluorierte Kältemittel R407C ausgelegt.

„Kältemittel dieser Art sind, insbesondere aufgrund des hohen Treibhaus- und Ozonabbaupotenzials, von den schrittweisen Verbotsfristen durch die F-Gase-Verordnung betroffen. Jedoch stehen auch die neuen fluorierten Low-GWP-Kältemittel, die aktuell nicht von der F-Gase-Verordnung betroffen sind, immer mehr in der Diskussion, da es sich hierbei weiterhin um sogenannte Ewigkeitschemikalien handelt, die zur Stoffgruppe PFAS gehören. Die natürlichen Kältemittel Ammoniak und Wasser sind besonders umweltverträglich, da es sich hierbei um naturnahe Stoffe ohne Ozonabbau- (ODP = 0) und ohne Treibhauspotenzial (GWP = 0) handelt.“ – So der Energieeffizienzexperte Robin Link (Spitzmüller AG).

Insgesamt trägt die Investition in die beiden Absorptionskältemaschinen der AKM Industrieanlagen GmbH maßgeblich zur nachhaltigen Zukunftssicherung und CO2-Minderung bei Reduktion des elektrischen Energieverbrauches des Nienburger Adsorbentienwerks der BASF bei.