Deutschland fördert Stahl-Umluftkühlung

Deutschland: Das Bundesumweltministerium (BMUV) fördert mit 200.000 Euro ein umweltfreundliches Kühlverfahren zur Stahlhärtung, das erhebliche Energieeinsparungen verspricht.

Der innovative Kühlraum mit Luftkühlung ist eine Kooperation zwischen der Induktionshärterei Rudolf Rieker GmbH und der Refolution Industrie Kälte GmbH, einem Spezialisten für Industriekälte mit Sitz in Karlsruhe.

Die Rudolf Rieker GmbH mit Sitz in Leingarten (Baden-Württemberg) ist eine der größten Induktionshärtereien Europas. Der Härteprozess ist ein wichtiger Schritt in der Stahlproduktion. Es erhitzt den Stahl auf eine hohe Temperatur und kühlt ihn dann sehr schnell ab. Es wandelt das austenitische Gefüge in ein martensitisches Gefüge um und verleiht so die gewünschte Härte.

Für den Kühlprozess wird derzeit flüssiger Stickstoff verwendet, der in den Kühlraum gesprüht wird. Allerdings ist flüssiger Stickstoff bei seiner Herstellung, seinem Transport und seiner Lagerung mit unkalkulierbaren Energiekosten verbunden.

Das neue System von Refolution basiert auf der Luftzirkulationstechnologie des Schweizer Herstellers Mirai Intex. Dabei wird auf den herkömmlichen Einsatz von flüssigem Stickstoff verzichtet und durch einen Luftkühler erstmals eine Temperatur von -80 °C erreicht.

Im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren fallen zwar höhere Investitionskosten an, diesen stehen jedoch erhebliche Einsparpotenziale bei Energie und Treibhausgasemissionen gegenüber. Das neu entwickelte Verfahren berücksichtigt lediglich den Energiebedarf für den Betrieb von Luftkühlern vor Ort, der durch Wärmerückgewinnung in alternativen Kühlräumen um etwa 30 % reduziert wird. Insgesamt wird mit einer Energieeinsparung von rund 410 MWh gerechnet, was einer Einsparung von ca. 60-68 % im Vergleich zum konventionellen Verfahren entspricht.

„Das geförderte innovative Verfahren kann einen wichtigen Beitrag zur Reduzierung von Treibhausgasemissionen – und zur Vermeidung von Stickstoffemissionen – leisten“, sagte Christian Cohn, Parlamentarischer Staatssekretär im Bundesumweltministerium. „Solche Klima- und Umweltschutzinnovationen in der Stahlproduktion werden nicht nur der Zukunftsfähigkeit der deutschen Wirtschaft zugute kommen, sondern auch zu einem Exporterfolg werden.“

Die Luftkreislauftechnologie ist nicht neu, da sie bereits vor über hundert Jahren auf Schiffen eingesetzt wurde. Es wird auch heute noch in Klimaanlagen von Flugzeugen eingesetzt. Die Technologie hat viele Vorteile und jüngste Fortschritte bei der Konstruktion und den Materialien von Hochgeschwindigkeitskompressoren haben dazu geführt, dass der Luftumwälzmotor mit der etablierten Dampfkompressionstechnologie konkurrenzfähig ist.

Die Luftumwälzmaschine Mirai löst die Probleme der Kältemittelverteilung im Temperaturbereich von -40 °C bis -80 °C und darunter. In einem Umluftmotor wird die Luft durch Kompression erwärmt und durch Expansion abgekühlt. Laut Mirai Index ermöglicht es, die Temperatur des Lagers mit hoher Präzision zu steuern und sehr niedrige Temperaturen für Gefrier- oder Lagerprozesse zu erreichen.

Refolution wurde 2019 mit dem Ziel gegründet, den Herausforderungen des Klimawandels durch den ausschließlichen Einsatz „natürlicher“ Kältemittel zu begegnen. Unter anderem war das Unternehmen bei der Bereitstellung von Gefriertrocknungssystemen für pharmazeutische Anwendungen sehr erfolgreich.