Sauberes Prozesswasser für eine perfekte Lackierung

An seinem Standort direkt an der Nordseeküste produziert Volkswagen ausschließlich reine Elektrofahrzeuge. Mehr als 8.000 Mitarbeitende fertigen im Werk Emden etwa 180.000 Einheiten pro Jahr. Um die Autos mit einer optisch perfekten und widerstandsfähigen Lackierung zu versehen, müssen die Karosserien vollkommen sauber sein. Doch wenn sie in der Lackiererei ankommen, überzieht sie infolge der Arbeitsschritte im Karosseriebau noch ein leichter Fettfilm. Dieser muss entfernt werden, damit der Lack gut haften kann. Das geschieht, indem die Karosserien in großen Wasserbecken „gebadet“ werden. Für diesen Reinigungsprozess ist sehr reines Wasser mit einer Leitfähigkeit unter 11 μS/cm erforderlich. Das Stadtwasser mit mehr als 500 μS/cm muss also entsprechend aufbereitet werden.

Früher hatte VW für diese Aufgabe Kationen-Anionen-Anlagen eingesetzt, die vollentsalztes Wasser über zwei hintereinandergeschaltete Ionenaustauscher erzeugten. Mit dem manuellen Betrieb der insgesamt vier Anlagen waren zwei „Wassermänner“ beschäftigt. „Die Kationen-Anionen-Anlage war sehr kostenintensiv, da zum einen dauerhaft Personal für den Betrieb erforderlich war und zum anderen viel Säure und Lauge zum Einsatz kam“, berichtet Michael Stramke, Leiter des Heizwerks im Volkswagen-Werk. „Die Umkehrosmoseanlage bot hingegen einen Automatik-Betrieb mit deutlich weniger Personalbedarf und weniger kostenintensiven Betriebsmitteln.“ Daher vollzog VW bereits 1996 den Technologiewechsel zur Umkehrosmose.

Umkehrosmose reinigt Wasser automatisiert

Für die Entsalzung von Wasser bieten Umkehrosmoseanlagen im Vergleich zu Ionenaustauschern einige Vorteile. Da sie als rein physikalisches Verfahren im Betrieb keine Säuren und Laugen benötigen, sinken die Betriebskosten und es fällt kein zu behandelndes Abwasser an.

Die Umkehrosmose kehrt – wie der Name bereits sagt – die aus der Natur bekannte Osmose um. Dafür wird das Rohwasser mit hohem Druck durch eine halbdurchlässige Membran gepresst, die fast nur Wassermoleküle passieren lässt. Nach dem Durchströmen der Membran wird das entsalzte Wasser als Permeat bezeichnet und ist nahezu frei von Kalk, Schwermetallen, Keimen wie Bakterien und Viren, Partikeln sowie gelösten organischen Substanzen und sonstigen Verunreinigungen. Diese Substanzen verbleiben auf der anderen Seite der Membran im sogenannten Konzentrat. Im Permeat findet sich lediglich ein Restsalzgehalt von 1 bis 5 %. Um den Salzgehalt weiter zu senken, kann der Wasseraufbereitungsspezialist Grünbeck die Systeme auch zweistufig ausführen. Das Permeat durchfließt dann eine zweite Umkehrosmose.

Als in Emden die in die Jahre gekommene Umkehrosmoseanlage ersetzt werden musste, war für VW aufgrund der sehr guten Erfahrungen mit der Technologie klar, dass man weiterhin die Umkehrosmose zur Wasseraufbereitung nutzen wird. In der Ausschreibung für die neue Anlage konnte sich Grünbeck im Jahr 2021 durchsetzen. Im Gesamtpaket überzeugte das Unternehmen mit moderner, unter anderem energiesparender Technologie. Zu diesem Zeitpunkt war der Wasseraufbereitungsspezialist für die Anlagenplaner in Emden schon keine unbekannte Größe mehr. Seit 2016 liefern zwei kleinere Umkehrosmoseanlagen des Unternehmens in den Hallen 11 und 13 aufbereitetes Wasser für die Verdampfer zur Luftbefeuchtung.

Anlagen erreichen 80 Prozent Ausbeute

Die Mitte 2021 in Betrieb genommene Aufbereitungsanlage besteht im Kern aus drei Umkehrosmoseanlagen Geno-RK-X 25.000, einer Dreifach-Druckerhöhungsanlage 33/40-3N und drei integrierten Antiscalant-Dosieranlagen. Ein 22-Zoll-Touchscreen zur einfachen Kontrolle und Bedienung der gesamten Anlage ist in den zentralen Schaltschrank integriert. Jede der drei Umkehrosmoseanlagen kann bei einer Ausbeute von 80 % 25 m³/h Permeat erzeugen. „Mit der neuen Anlage können wir höhere Volumen beziehungsweise eine höhere Leistung fahren“, beschreibt Heizwerk-Leiter Stramke einen wichtigen Vorteil.

Das Antiscalant dient dazu, das Rohwasser optimal auszunutzen. Denn im Konzentrat bleiben die Härtebildner zurück, vor allem Calcium- und Magnesiumkationen. Dieser Zusatzstoff verhindert, dass es dort schon früh zu Härteausfällungen kommt, sogenanntem Scaling, welche die Poren der Membran blockieren würden. So lässt sich die Ausbeute steigern. Das Konzentrat kann ohne jegliche Behandlung in die Kanalisation geleitet werden, da es nur die bereits im Rohwasser enthaltenen Stoffe in sich trägt sowie das unbedenkliche Antiscalant.

Permeat ist garantiert Labs-frei

Extrem wichtig ist für Volkswagen, dass man sich bei der Rohkarossen-Reinigung von ihrem Fettfilm nicht durch andere Inhaltsstoffe des Reinigungswassers neue Probleme schafft. Denn falls sich auch nur Spuren sogenannter Labs (lackbenetzungsstörende Substanzen) im Wasser befinden, kann das zu Lackierfehlern führen. „Problematisch sind vor allem Silikone, Fette, Öle sowie Salze, Mineralien und Ionen. Labs stören die Oberflächenspannung und führen zu Kratern und Benetzungsstörungen“, betont Carina Schoon, die in der Versorgungsplanung des VW-Werks tätig ist. Daher lieferte der Anbieter die Aufbereitungsanlage in einer garantiert Labs-freien Sonderausführung.

Volkswagen setzt das per Umkehrosmose aufbereitete Wasser allerdings nicht nur im Bereich der Lackiererei ein. Verwendet wird es etwa als Kühl- und Kesselwasser im Bereich Werktechnik und Heiztechnik. In der Fahrzeugmontage wird es als Kühlflüssigkeit und zur Scheibenreinigung der Automobile genutzt. Im Finish der Montage dient es schließlich zur sogenannten Wagendichtheitsanalyse (WDA). Vom Standort der Anlage in einem Anbau der Werkshalle 4 wird das Permeat durch ein eigenes Rohrleitungsnetz zu den jeweiligen Verbrauchern transportiert.

Vollautomatisch und störungsfrei

Nach nun fast fünf Jahren Betriebserfahrung mit der neuen Wasseraufbereitung von Grünbeck zeigt sich der Betreiber zufrieden. Nach einer Softwareoptimierung und Detailanpassungen zu Beginn des Betriebs arbeitet die Anlage vollautomatisch und störungsfrei. „Im Alltag läuft die Anlage im Automatikbetrieb und erfordert fast keine manuellen Eingriffe. Mitarbeiter aus einer unserer vier Schichten betreuen diese Anlage“, sagt Carina Schoon. Die Betreuung beinhaltet: Kontrolle am Touchscreen des Schaltschranks, das Führen des Betriebshandbuchs sowie den Wechsel der Rohwasserfilter, der je nach Rohwasserqualität wöchentlich bis monatlich fällig ist. Zudem werden alle 1,5 bis 2 Jahre die Patronen gewechselt, in denen sich die Membranen befinden. Die Wasseraufbereitungsanlage ist so konzipiert, dass fachkundige VW-Mitarbeiter Wartungsarbeiten eigenständig und sicher durchführen können.