Digitaler Wandel in der Industriekühlung

Durch die Ökodesign-Richtlinie sowie die F-Gase-Verordnung werden Kühlsysteme effizienter, und die Kältebranche erlebt einen generellen Innovationsschub. Moderne teillastfähige Kältekomponenten gewinnen immer mehr an Relevanz. Gleichzeitig ist der Digitale Wandel in vollem Gange – die Branchengrenzen verschwimmen. Auch in der Industriekühlung findet eine Transformation statt: Das Thema Industrie 4.0, also die zunehmende Vernetzung von Produktionsumgebungen, ist dabei elementar für effizientere Prozesse.

Eine Statistik des Branchenverbands BITKOM und des Fraunhofer-Instituts für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO) verdeutlicht den wirtschaftlichen Nutzen der digitalen Transformation für die deutsche Maschinenbauindustrie. Während im Jahr 2013 die Bruttowertschöpfung im Maschinen- und Anlagenbau noch bei 76,79 Mrd. € lag, wird durch Industrie 4.0 beziehungsweise immer intelligenter werdende Maschinen bis 2025 ein Wachstum auf 99,83 Mrd. € prognostiziert. Auch die Industriekühlung orientiert sich an solchen Prognosen und verändert ihr Angebot entsprechend. Zum Beispiel werden Kühlanlagen verstärkt modernisiert. Denn die technischen Anforderungen an Kühlsysteme wachsen stetig und damit auch der Wunsch nach effizienteren sowie flexibler zu handhabenden Anlagen. Überdies wandelt sich auch die Ausrichtung von Service und sonstigen Dienstleistungen. Es ist zu erwarten, dass sich digitale Beschaffungswege durchsetzen werden, was der Branche zahlreiche neue Optionen eröffnet. Zusammen stellen die beschriebenen Aspekte die Industriekühlung also vor neue Aufgaben.

Was bedeutet die Digitalisierung für die Kältebranche?

Vor allem hinsichtlich Neuinvestitionen ist es für Anlagenbetreiber daher entscheidend, diese Herausforderungen zu bewältigen. Denn im Jahr 2021 tritt beispielsweise die zweite Stufe der Ökodesign-Richtlinie in Kraft, weshalb sich Kältebetriebe gegebenenfalls schon auf die neuen Vorgaben vorbereiten. Auch die aus der F-Gase-Verordnung resultierende Kältemittelknappheit und die generellen Veränderungen am Markt bewirken eine Umorientierung auf Anwenderseite. Da die Digitalisierung eine Fülle an neuen Möglichkeiten bereithält, steigen gleichzeitig auch die Ansprüche und Erwartungen. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, arbeitet die Industriekühlung maßgeblich an der Zukunftsfähigkeit von Kühllösungen sowie der Abgrenzung von der Konkurrenz durch die Digitalisierung der Angebote.

So ist in der Produktion und bei Kühlern mehr Effizienz gewünscht und aufgrund der rechtlichen Vorgaben teilweise sogar erforderlich. Intelligente Technologien ermöglichen die Effizienzsteigerung durch einen bedarfsabhängigen Betrieb der Kältekomponenten. Eine SPS-Steuerung erfasst etwa zuverlässig die Wärmelast der Anwendung und richtet die Komponenten exakt auf den Bedarf aus, was auch den Verschleiß reduziert. Darüber hinaus ist mittels solcher Technologien eine tiefere Integration in andere Produktionsumgebungen realisierbar. Weitere neue Konzepte sind etwa die Wärmerückgewinnung und die vorausschauende Wartung. Insgesamt muss die Kältebranche intelligenter werden – die Vernetzung ist daher zentraler Bestandteil moderner Ansätze.

Moderne Service- und Wartungsansätze

Der Digitale Wandel erfordert zum Beispiel Dienstleistungen, die rund um die Uhr erreichbar sind. Dazu zählt unter anderem ein standortübergreifender Service: Lieferketten werden zunehmend globalisiert, Anlagenbetreiber erwarten bei Bedarf internationale oder sogar weltweite Unterstützung. Doch auch im Bereich Wartung zeichnen sich Veränderungen ab. Da herkömmlicherweise Maschinen und Anlagen in regelmäßigen und geplanten Zeitabständen inspiziert werden, finden Wartungen häufig statt, obwohl sie nicht unbedingt notwendig sind. Ist aber andererseits der Anlagenzustand nicht hinreichend bekannt, kann es vorkommen, dass eine Inspektion zwar vonnöten wäre, irrtümlicherweise aber nicht umgesetzt wird.

Das Konzept der „Vorbeugenden Wartung“ ist daher in vielen Bereichen bereits zum Standard geworden. Ziel des Ansatzes ist eine zustandsbasierte Wartung – Techniker führen Arbeiten an den Anlagen erst dann durch, wenn sie tatsächlich erforderlich sind. In Branchen, in denen der Digitalisierungsgrad sehr hoch ist, hat sich im Zuge von Industrie 4.0 etwa längst das Condition Monitoring (Zustandsüberwachung) etabliert, bei dem kontinuierlich die Zustände der Geräte und deren Komponenten in Echtzeit erfasst, übertragen und ausgewertet werden. Hierzu werden die Anlagen mit verschiedenen Sensoren ausgestattet, die an definierten Messstellen Werte erfassen. Ein Monitorsystem wandelt die gesammelten Verlaufsdaten dann in digitale Daten um, die an ein Kommunikationsgerät wie zum Beispiel einen Router gesendet werden. Das Gerät ist wiederum mit einem Kommunikationsnetz verbunden, das die Daten an eine Überwachungszentrale weiterleitet, wo sie ausgewertet werden. Zustandsänderungen werden so dauerhaft aufgezeichnet und lückenlos dokumentiert.

Da sich auf diese Weise etwaige Ausfälle frühzeitig erkennen lassen, sind Anwender in der Lage, zeitnah zu reagieren. Ressourcen und Kosten können dadurch erheblich reduziert werden. Das Konzept bietet also auch für die Industriekühlung verschiedene Vorteile, die Kühlsysteme müssen jedoch in jedem Fall für die Integration der erforderlichen Sensoren ausgelegt sein. Kältekomponenten sind für eine bestimmte Lebensdauer konstruiert. Nichtsdestoweniger lässt sich ohne eine stetige Zustands­erfassung nicht konkret feststellen, wann genau beispielsweise ein neuer Verdichter benötigt wird. Anders verhält es sich, wenn etwa eine Online-Plattform entsprechende Auskünfte bereitstellt. Je vernetzter Plattform und Anlagen sind, desto spezifischer fallen die Informationen aus. So lassen sich sowohl langfristige Entwicklungen als auch kurzfristige Ereignisse erfassen.

Nach Einschätzung von Experten wird künftig auch die sogenannte „vorausschauende Wartung“ sehr gefragt sein. Denn dieser Ansatz stellt die nächste Stufe im Bereich Wartung dar. Im Gegensatz zur reaktiven und vorbeugenden Wartung verhindern Anwender hier ganz proaktiv potenzielle Maschinenausfälle. Intelligente Algorithmen treffen dann verlässliche Vorhersagen im Hinblick auf künftige Störungen, Ausfälle und weitere Entwicklungen. Wenn Komponenten ausgetauscht werden müssen, erhalten Anwender Benachrichtigungen und können die Wartungszeitpunkte individuell festlegen. Ungeplante Ausfallzeiten lassen sich so auf ein Minimum reduzieren, vorausgesetzt dass auch das Ersatzteilmanagement entsprechend optimiert wird.

Beschaffung von Kältekomponenten in Zeiten der Digitalisierung

Im Rahmen der Digitalisierung im Bereich Industriekühlung muss auch die Beschaffung der benötigten Kältekomponenten digitaler werden. Das ist einerseits bei unmittelbarem Bedarf hilfreich, erlaubt andererseits aber auch langfristig ausgerichtete Wartungspläne. Indem Online-Plattformen wie „myHYFRA“ etwa Ersatzteile zeitnah bereitstellen, wird ein rascher Austausch veralteter bzw. defizitärer Kältekomponenten ermöglicht. Über eine intelligente Suchfunktion können die Teile mithilfe von Suchbegriffen, Artikelnummern oder Namen ausfindig gemacht und einfach bestellt werden. Dank einer schnellen Lieferung muss die Produktion dann nicht so lange unterbrochen werden. Zudem erhalten Anwender Bestandsdaten und Lieferprognosen in Echtzeit – das kann insbesondere bei genau getakteten Lieferketten entscheidend sein. Darüber hinaus können Online-Plattformen beispielsweise noch zusätzliche Informationen und Datenblätter zu den einzelnen Komponenten anbieten: So wird die Wartung merklich effizienter und die Verfügbarkeit der Anlagen ist gewährleistet.

Fazit

Im Zuge des Digitalen Wandels werden auch rechtliche Rahmenbedingungen wie die Ökodesign-Richtlinie und die F-Gase-Verordnung zu einem Innovationsmotor. Die Prozesskühlung wird digitaler und somit auch flexibler und effizienter. Auf diese Weise erhöht sich die Integrationstiefe von Maschinen und Kühlsystemen und moderne Konzepte wie die Wärmerückgewinnung gewinnen an Relevanz. Durch Vernetzung und moderne Schnittstellen wird es zudem wichtiger, die Verfügbarkeit der Gesamtanlage zu sichern. Anlagenbetreiber aus dem Umfeld der Prozesskühlung möchten deshalb die Servicezeiten möglichst geringhalten. Daher erweitert beispielsweise Hyfra (www.hyfra.com) das Serviceangebot kontinuierlich und forscht darüber hinaus an neuen zukunftsfähigen Lösungen. Denn moderne Wartungskonzepte sind auf dem Vormarsch und werden aller Voraussicht nach zum neuen Standard in der Prozesskühlung.