Wärmeübertrager aus fossilfreiem Stahl

Auf dem Weg zu einer globalen kohlenstoffneutralen Lieferkette hat der Hersteller von Wärmeübertragern Alfa Laval einen Meilenstein erreicht: Das Unternehmen verarbeitet recycelten Stahl von SSAB, dessen Produktion ohne Verwendung fossiler Brennstoffe erfolgt. Der Stahl namens SSAB Zero besteht zu 100 Prozent aus recyceltem Stahl und wird mit fossilfreier Elektrizität und Biogas hergestellt. Das Ergebnis ist ein Werkstoff, der im Prinzip keine Kohlenstoffemissionen aus fossilen Brennstoffen verursacht. Zunächst sollen mehr als 100 Wärmeübertrager aus diesem Stahl enstehen. In den nächsten Jahren will der Hersteller diese Menge deutlich steigern. Die Wärmeübertrager kommen dann in zahlreichen Bereichen wie HLK, Schifffahrt, Prozessindustrie und Lebensmittelverarbeitung zum Einsatz, wo sie die Energieeffizienz optimieren und so gleich zweifach die globalen Emissionen reduzieren.

„Das Engagement von Alfa Laval für Nachhaltigkeit wird durch die Zusammenarbeit mit SSAB weiter gestärkt“, sagte Thomas Møller, Präsident der Energy Division bei Alfa Laval. „Die Verwendung von recyceltem Stahl in unseren Wärmeübertragern reduziert nicht nur unseren eigenen CO2-Fußabdruck, sondern treibt auch die gesamte Wertschöpfungskette in Richtung einer sauberen und nachhaltigen Zukunft voran.“ Dies bekräftigte auch Thomas Hörnfeldt, Head of Sustainable Business bei SSAB:  „Wir erweitern unsere Partnerschaft mit Alfa Laval um SSAB Zero und können bereits in diesem Jahr sichtbare Ergebnisse erreichen. Das sind großartige Neuigkeiten, die es uns ermöglichen, den Klimawandel noch schneller zu bekämpfen.“

Die aus dem fossilfreien Recyclingstahl gefertigten Wärmeübertrager leisten wiederum einen weiteren Beitrag zur Dekarbonisierung, indem sie in entsprechenden Anwendungen zum Einsatz kommen. Ein Beispiel ist die Abscheidung, Nutzung und Speicherung von CO2 (CCUS – Carbon Capture, Utilization and Storage), um die Abgabe der CO2-Emissionen in die Atmosphäre zu verhindern. Viele Branchen können das Kohlenstoffdioxid zudem wiederverwenden, um ihre Produktivität und Wirtschaftlichkeit zu steigern. Die CO2-Abscheidung aus Rauchgasen erfordert allerdings leistungsstarke Wärmeübertragungstechnologien, um die komplexen Temperaturanforderungen der einzelnen Prozesse zu erfüllen. So wird das Rauchgas abgekühlt, um die Absorptionseffizienz zu optimieren, bevor es in den Absorber eintritt und sein CO2 abgibt. Zu Beginn der CO2-Abscheidung nimmt ein Lösungsmittel das Kohlenstoffdioxid in der Absorberkolonne auf, anschließend wird es in der Desorberkolonne (Stripper) abgeschieden. Absorption und Desorption finden bei sehr unterschiedlichen Temperaturen statt, sodass immer wieder geheizt und gekühlt und eine hohe Wärmeübertragungseffizienz benötigt wird. Der Anlagenbauer ist ein etablierter Partner im Bereich CCS und verfügt über umfassende Erfahrungen mit Pilot-, Demonstrations- und kommerziellen Anlagen. Der Wärmeübertragungsspezialist unterstützt Anwender weltweit mit kompakten, robusten Kühlsystemen, Kondensatoren und Reboilern, die die Effizienz sowie Nachhaltigkeit ihrer CCS-Prozesse steigern und Kosten senken.

Weitere Anwendungsfälle finden sich in der hochlaufenden Wasserstoffwirtschaft. Für deren erfolgreichen Ausbau ist es entscheidend, die Prozesse immer energieeffizienter und nachhaltiger zu gestalten. Neben Strom werden für die elektrolyseurbasierte Wasserstoffproduktion etwa 50 bis 60 m³ sauberes Wasser pro Tag für 10 MW Elektrolyseurleistung benötigt. Die Frischwassererzeuger der Serie Hyduo erzeugen aus Meer-, Fluss- und Brackwasser hochreines Prozesswasser und sorgen simultan für eine zuverlässige Kühlung der Elektrolyseanlage. Das System nutzt bei der Vakuumverdampfung des Wassers die entstehende Abwärme der Elektrolyse, sodass nahezu keine zusätzliche Energie benötigt wird. Anders als bei herkömmlichen Verfahren müssen fast keine Chemikalien zugesetzt werden, um die erforderliche Wasserqualität zu erzielen. Die gleichzeitige Kühlung des Elektrolyseurs ermöglicht Anwendern, eine hohe Produktivität, Effizienz und Lebensdauer ihrer Anlage sicherzustellen. So senken die kompakten Frischwassererzeuger den Strombedarf und schonen wertvolle natürliche Ressourcen.

Beim Einsatz von Wasserstoff als Kraftstoff muss das Gas während der Betankung von Fahrzeugen auf eine Temperatur von circa -40 °C heruntergekühlt werden, um eine Überhitzung des Gases im Fahrzeugtank zu verhindern. Dabei sind Wärmeübertrager erforderlich, die den Drücken des auf 350 bis 700 bar komprimierten Wasserstoffs standhalten. Der diffusionsgeschweißte Vorkühler Hybloc ist aufgrund einer speziellen Schweißtechnologie (PCHE – Printed Circuit Heat Exchanger) besonders robust und eignet sich für Drücke bis zu 1.250 bar sowie Betriebstemperaturen bis zu -70 °C. Damit ist der Wärmeübertrager eine leistungsstarke Komponente für aktuelle H35- und H70-Systeme, die mit 350 beziehungsweise 700 bar arbeiten. Sein hoher Betriebsdruck ermöglicht eine schnellere Befüllung des Fahrzeugtanks. Zudem erlaubt die Leistung des Geräts direkt aufeinander folgende Tankvorgänge (Back-to-back-Betankung), da anders als bei herkömmlichen Plattenwärmeübertragern keine Zeit zum erneuten Kühlen nötig ist. Der kompakte Vorkühler ist modular, skalierbar und lässt sich einfach sowie kostengünstig in bestehende Zapfsäulenvorrichtungen integrieren.

Brennstoffzellen nutzen ebenfalls Wasserstoff als Energieträger und ermöglichen die CO2-freie Umwandlung in elektrische Energie. Daher sollen sie eine wichtige Rolle beim globalen Übergang zu grünen Energien spielen. Der speziell für Brennstoffzellensysteme entwickelte Wärmeübertrager Alfanova GL50 ist ein äußerst kompakter, asymmetrischer Gas-Flüssigkeits-Plattenwärmetauscher und sorgt für optimale Systemeffizienz bei minimalen Temperaturverlusten. Er bewältigt Gasströme von bis zu 250 m³/h und Gaseintrittstemperaturen von bis zu 750 °C. Die spezielle Fügetechnik des Herstellers macht den Wärmetauscher besonders robust und ermöglicht den Einsatz in anspruchsvollen Prozessen. Seine Fähigkeit, Wasserdampf zu kondensieren, macht ihn besonders geeignet für Systeme, in denen regenerative Brennstoffe wie Ammoniak oder Methanol reformiert werden müssen. Neben dem Einsatz in Brennstoffzellensystemen eignet er sich für Anwendungen wie Abwärmenutzung, Biogasnachbehandlung und Kühlung von Wasserstoff und Sauerstoff aus Elektrolyseuren. Der Wärmeübertrager besteht zu 100 Prozent aus Edelstahl.