Schaltschrank-Klimatisierung Energieeffiziente Kühlgeräte für die Ozon-Produktion

Autor / Redakteur: Jörg Lantzsch und Hans-Robert Koch * / Kristin Rinortner

Beim Betrieb von Ozonanlagen ist eine hohe Energieeffizienz sehr wichtig. Für die Kühlung der Schaltanlage setzt die Firma Xylem Kühlgeräte der Serie Blue e+ von Rittal ein.

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Bild 1: Die Xylem Services GmbH in Herford entwickelt, produziert und vertreibt Ozon-Anlagen u.a. für die Desinfektion von Wasser.
Bild 1: Die Xylem Services GmbH in Herford entwickelt, produziert und vertreibt Ozon-Anlagen u.a. für die Desinfektion von Wasser.
(Bilder: Rittal)

Ozon hat ein hohes Oxidationspotenzial und eignet sich daher für vielfältige Anwendungen in der Wasseraufbereitung. Da es nicht gelagert werden kann, erfolgt die Herstellung vor Ort mit speziellen Anlagen. Dafür wird elektrische Energie benötigt. Xylem, einer der Marktführer für den Bau von Ozonanlagen, legt dabei besonderen Wert auf eine hohe Energieeffizienz. Für die Kühlung der Schaltanlage setzt Xylem auf Kühlgeräte der Serie Blue e+ von Rittal.

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Die Bereitstellung von Frischwasser und die Behandlung von Abwasser haben einen sehr hohen Energiebedarf. Das Klären von Haushaltsabwässern benötigt etwa 3 bis 5% der elektrischen Energie, die in einem privaten Haushalt verbraucht wird. Auch die Aufbereitung und der Transport von Frischwasser für Haushalte, Landwirtschaft und Industrie sowie das Klären von Abwässern in der Industrie sind mit einem hohen Energieeinsatz verbunden. Pumpen zum Fördern von Wasser verbrauchen einen großen Teil dieser Energie. Elektrische Energie wird ebenfalls für die Erzeugung von Ozon benötigt, mit dem Wasser umweltfreundlich aufbereitet wird. Da Ozon aber nicht auf längere Dauer stabil ist, müssen die Anlagen zur Ozonproduktion immer vor Ort – also beispielsweise im Wasserwerk oder in der Kläranlage – installiert werden.

Anlagen zum Desinfizieren und Oxidieren

Bei der Xylem Services GmbH in Herford entwickeln, produzieren und vertreiben etwa 250 Mitarbeiter neben Ozon-Anlagen auch UV-Systeme zur Desinfektion von Wasser. Die Anlagen werden unter dem Markennamen Wedeco weltweit vertrieben. Die größten davon können bis zu einer Tonne Ozon pro Stunde produzieren. Die Menge des benötigten Ozons ist abhängig von der Wassermenge. Zusätzlich muss die Art der Verschmutzung berücksichtigt werden. Um lediglich Bakterien abzutöten, genügt eine Ozonkonzentration im Wasser von etwa 1 g/m3. Zum Entfärben werden Konzentrationen von 5 bis 50 g/m3 benötigt, und um chemische Bestandteile zu oxidieren, können bis zu
200 g/m3 notwendig sein.

Das Ozon wird üblicherweise über einen Venturi-Injektor im Wasser gelöst und reagiert dann im anschließenden Reaktionsbehälter mit den Verunreinigungen. Die typische Kontaktzeit, bis das gewünschte Ergebnis erreicht ist, beträgt wenige Minuten. Im Anschluss wird das verbleibende Ozon im Restgas vernichtet. Im Vergleich zur alternativen Methode, bei der Chlor eingesetzt wird, bleiben hier keine Rückstände im Wasser. Auch Resistenzen gegenüber Ozon treten – anders als beim Chlor – hier nicht auf.

Basis der Ozon-Produktion: elektrische Energie

„Die Produktion des Ozons muss je nach Anwendung regulierbar sein“, erklärt Franz-Josef Richardt, der als Global Product Manager bei Xylem für Ozonanlagen verantwortlich ist. „Der Ozonerzeuger muss immer genau so viel Ozon produzieren, wie aktuell im Prozess benötigt wird – denn speichern kann man das reaktionsfreudige Gas nicht.“

Die Regulierung der Produktion geschieht über die Frequenz (Pulse) der Hochspannung. Wollte man die Produktion drosseln, indem man die Spannung reduziert, würde die Entladung verlöschen, und die Ozon-Produktion würde komplett stoppen. Die Hochspannung wird in Pulsen von jeweils 1 ms angelegt. In dieser Zeit findet die Entladung statt und Ozon wird produziert. Die Elektronik der Anlage kann zwischen 1 und 1000 dieser Pulse pro Sekunde an die Elektroden anlegen. Dementsprechend variiert linear die Menge des produzierten Ozons.

Um die Hochspannung optimal zu steuern, ist eine aufwendige Elektrotechnik notwendig. Aus der Netzspannung wird über einen Eingangstransformator, einen Gleichrichter und einen speziellen Frequenzumrichter die Hochspannung für die Elektroden erzeugt. Die Elektronik – speziell der Frequenzumrichter – gehören ebenfalls zu den Kernkompetenzen von Xylem.

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