PROCESS 05/2024

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MAI 2024 31. Jhg. 19,90 € www.process.de

Wohntrends

Der Maschinenraum ist mehr als eine Abstellkammer für Aggregate: Das Wohnzimmer für den Kompressor ist ein entscheidender Baustein für den effizienten Betrieb. So richten sie es dem Verdichter passend ein …

Anlagenbau

Automatisierung

Branchen-Special Wasser/Abwasser

Genehmigung: Nur die Spitze des Eisbergs?

So lernt das Ethernet im Feld laufen

Was bringt 2024 für die Wasserwirtschaft?

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19. - 20. November 2024 VCC Würzburg

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Die Förderprozess-Foren, bestehend aus Pumpen- und Wasserstoff-Forum, sind die Austausch-Plattform für Instandhaltungs- und Betriebsingenieure, die mit ihrem Know-how den reibungslosen Betrieb verfahrenstechnischer Anlagen sicherstellen. Das Programm bietet zwei Tage lang praxisnahe Vorträge rund um Pumptechnik sowie konkrete Lösungen und technische Entwicklungen zum Megathema Wasserstoff. www.foerderprozess-foren.de

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Editorial

Bretter, die die Welt bedeuten …

hat die Lösung!

V

on manchen Zeitgenossen heißt es, sie hätten ein Brett vor dem Kopf. Nett gemeint ist das ganz sicher nicht. Dabei ist so ein Brett doch eine nützliche Sache. Außerdem scheint es viele auch gar nicht zu stören – ich kenne einige Mitmenschen, die sich zumindest mit einem Board vor dem Kopf ganz wohlzufühlen scheinen. Und wer weiß? Für manchen scheint sein Brett ja auch tatsächlich die Welt zu bedeuten.

Sie ahnen schon, worauf ich hinaus will: Das Prinzip eines gemeinsamen Kanban-Boards zur Organisation aller Aufgaben und Arbeitsschritte hat sich spätestens mit dem agilen Projektmanagement von seinen bescheidenen Wurzeln in der Fertigungsindustrie emanzipiert und sich klammheimlich in wirklich allen Bereichen des beruflichen Alltags breit gemacht. Zu verdanken haben wir die segensreiche Idee des gemeinsamen Brettls übrigens dem Toyota-Ingenieur Ōno Taiichi, der neben dem Kaizen-MangementPrinzip eben auch die Just-in-Time-Produktion und das KanbanSystem samt zugehörigen Karten und Boards entwickelt hat. Wie in der Toyota-Werbung scheint wirklich nichts unmöglich, wenn man es nur organisiert, dokumentiert und hin- und herschieben kann. Bei Prozessentwicklern und Projektmanagern hat Ōno jedenfalls seitdem einen dicken Stein im Kanban-Brett.

Dass trifft natürlich auch auf unseren Alltag in der PROCESSRedaktion zu: Während etwa auf der Ifat auch 2024 wieder alles im Fluss ist, pinnen wir munter Karten an ein virtuelles Board, auf denen dann z. B. „Wasser 4.0“ steht (was es damit auf sich hat, lesen Sie übrigens auf Seite 54). Immerhin: das Verschieben von Tickets gibt mir zumindest das gute Gefühl, etwas getan zu haben – allerdings frage ich mich manchmal, ob unsere Toolgläubigkeit nicht eher der Simulation von Aktivität als der eigentlichen Arbeit oder ihrer Dokumentation dient. Anders gesagt: auch am Board bohrt mancher ganz schön dünne Bretter – aber da kann-ban wohl nichts machen.

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PROCESS 5 | 2024

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+ fördern + kuppeln + dosieren

Inhalt Mai

5 | 2024 · 31. Jahrgang · process.de

Endlich Ethernet bis auf die Feldebene herunter bringen? Ein erster Test bei BASF stimmt hoffnungsvoll.

Seite 22

Anlagen-/Apparatebau Technische Regulierung

14 Die Genehmigung ist nur die Spitze des Eisbergs 18 Produktmeldungen MSR/Automatisierung Sensoren für Bioreaktoren

20 Mit intelligenten Sensoren zum Fermenter 4.0 Automatisierung mit Ethernet APL

22 Startschuss für Ethernet im Feld 26 Produktmeldungen

Ein Mikrochip ermöglicht es, Ventile und Schließvorrichtungen völlig ohne zusätzliche Sensoren frei anzusteuern.

Seite 30

35 Produktmeldungen Verfahrenstechnik Biokraftstoff aus Abfall

36 Nebenjob für die Biogasanlage Recycling und Kreislaufwirtschaft

38 Zwischen chemischem Recycling und Batterieschrott Branchen-Special Wasser/Abwasser Wassertrends 2024

42 Was bringt 2024 für die Wasserwirtschaft?

Exklusiv-Interview: Digitalisierungsprojekte im Wasserbereich

44 Mit KI mehr erreichen und mehr wissen Sicherheit/Ex-Schutz Risikoreduktion in Ex-Umgebungen

28 Denn Sie wollen sicher nicht ins Gefängnis Strömungstechnik Valve on a Chip

30 Kann ein Magnetventil ohne Sensor auskommen?

Pumps & Valves

32 Trotz der Krisenstimmung: Gepumpt wird immer!

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Machinenraumbelüftung

48 Wohntrends für Verdichter Spurenstoffelimination

52 Per Baustein-Lösung zur vierten Stufe Was braucht die vernetzte Wasserwirtschaft?

54 Komponenten für die Wasserwirtschaft 4.0 Energiesparende Klärschlammtrocknung

56 Klärschlammtrocknung: Raus mit dem Phosphor 60 Produktmeldungen

PROFOX-X STELLANTRIEBE

ZERTIFIZIERT macht SICHER

Branchen-Special Wasser/Abwasser Die Wasserwirtschaft steht vor großen Herausforderungen: Durch den Einzug von künstlicher Intelligenz in Wasserwerk & Co. lassen sich einige der Probleme lösen.

Seite 41/44

Weitere Rubriken

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Editorial

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News-Highlights weltweit

8

Highlights aus Forschung & Entwicklung

64 PROCESS-Community 65 Impressum 66 Vorschau & Cartoon

Wissenswertes zum Titel

AUMA PROFOX-X

In einem schlecht gestalteten Maschinenraum gehen von 100 Prozent eingesetzter Energie typischerweise 15 Prozent verloren. Luftdruck und Temperatur im Aufstellraum sind entscheidend für einen effizienten Betrieb.

Seite 48

Erfahren Sie mehr über unsere smarten Stellantriebe

In Zusammenarbeit mit Aerzen

PROCESS 5 | 2024

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profox.auma.com

Markt & Management

HIGHLIGHTS Grafik: © great19 – stockadobe.com

Weltweit ... mehr Highlights auf process.de

WASSERSTOFFPRODUKTION, PFLANZENSCHUTZMITTEL UND METHYLGLYKOL

Während der Zeremonie für die neue Pflanzenschutzmittel-Fermentationsanlage, vergruben Dr. Uwe Liebelt, (President European Site & Verbund Management), Heather Remley (President Global Engineering Services) und Christian Aucoin (Senior Vice President Global Operations bei BASF Agricultural Solutions) (v. l.) eine Zeitkapsel.

Am Hauptstandort von BASF in Ludwigshafen nimmt der Elektrolyseur langsam Form an. Mit der Anlieferung der so genannten Stacks rückt die Produktion von erneuerbarem Wasserstoff einen entscheidenden Schritt näher. Insgesamt 72 Stacks

wird der Elektrolyseur bei Fertigstellung umfassen mit einem installierten Leistungsbedarf von 54 Megawatt. Bei Fertigstellung soll die Anlage eine Kapazität von bis zu 8.000 Tonnen Wasserstoff jährlich haben und die Treibhausgasemissionen am

750-MILLIONEN-EURO-DEAL

WASSERSTOFFPRODUKTION IN EUROPA

Clariant schließt Übernahme ab Das Schweizer Spezialchemieunternehmen Clariant hat die Übernahme von Lucas Meyer Cosmetics, einem Anbieter von Inhaltsstoffen für die Kosmetik- und Körperpflegeindustrie, von IFF für einen Unternehmenswert von 746 Millionen Euro abgeschlossen.

Durch die Transaktion werde das Portfolio des Chemiekonzerns weiter auf wachstumsstarke, margenstarke und umsatzstarke Spezialchemiegeschäfte und Endverbrauchermärkte ausgerichtet, die durch die steigende Nachfrage nach natürlichen und nachhaltigen Produkten gestützt werden.

Zudem stärke das Unternehmen damit seine Position auf dem Markt für aktive und funktionale kosmetische Inhaltsstoffe. Lucas Meyer Cosmetics sei seit Anfang April in der Geschäftseinheit Care Chemicals integriert, so die Schweizer. (wer)

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Standort um jährlich bis zu 72.000 Tonnen senken. Zudem feierte der Chemieriese den Spatenstich für eine neue Fermentationsanlage am Standort. In der Anlage sollen ab der zweiten Jahreshälfte 2025 biobasierte Pflanzenschutzmittel und Saatgutbehandlungsprodukte hergestellt werden. Auch in China gab es für die Ludwigshafener Grund zu feiern: Der Konzern feierte den ersten Spatenstich und erweitert seine Kapazitäten mit einer neuen Methylglykol-Anlage.

Mit einer Jahresproduktion von 46.000 Tonnen und einer geplanten Aufnahme des Betriebs bis Ende 2025 ziele die Anlage darauf ab, den zunehmenden Bedarf an hochwertigen Bremsflüssigkeiten in Asien zu decken. (wer)

Air Products plant größte blaue Wasserstoffanlage In Rotterdam soll Europas größte Anlage zur Produktion von blauem Wasserstoff entstehen. Air Products will die niederländische Produktion 2026 starten. Die Anlage soll CO2-Emissionen durch die Abscheidung und Speicherung von Kohlendioxid deutlich reduzieren. Durch die Modernisierung der bestehenden Wasserstoffproduktionsanlage wird CO2 aus dem Herstellungsprozess abgeschieden und durch das Porthos-System, ein Konsortium für CO2Transport und -Speicherung, dauerhaft in der Nordsee gespeichert. Dieser Schritt soll die CO2-Emissionen im Hafen von Rotterdam signifikant senken und einen Beitrag zur Erreichung der niederländischen Klimaziele leisten. Zudem plant der Konzern, grünen Wasserstoff aus erneuerbarer Energie zu liefern, um die Dekarbonisierung weiter voranzutreiben. Die Initiative ist Teil einer langfristigen Vereinbarung mit

Exxon Mobil und dem niederländischen Staat. (wer)

Bild: Air Products

Bild: BASF

BASF: Erste Stacks sowie Spatenstiche in Ludwigshafen und Zhanjiang

In Rotterdam betreibt Air Products bereits eine Anlage zur Wasserstoffproduktion.

Markt & Management

90-MILLIONEN-EURO-INVESTITION

Bild: Roche/ Jan Greune

Roche startet Gentherapie-Entwicklungszentrum

Die Großinvestition in Penzberg sieht der Konzern als Bekenntnis zum Standort.

Der Pharmakonzern Roche hat in Penzberg sein neues Gentherapie-Entwicklungszentrum eröffnet. Dieses sei in Deutschland bis dato einzigartig. Durch die Investition von

rund 90 Millionen Euro unterstreiche das Unternehmen sein anhaltendes Engagement für den Innovationsstandort Deutschland und leiste einen Beitrag zur „Nationalen Strategie für Gen- und Zelltherapien“ der Bundesregierung. Am Standort entwickelt der Konzern künftig Wirkstoffe für Gentherapien, so genannte Genvektoren, und stellt diese für klinische Studien her. Das Unternehmen hat bereits im Jahr 2021 mit den Planungen und dem Bau des neuen Entwicklungszentrums am Standort begonnen.

In der neuen Hightech-Einrichtung treibt der Konzern künftig die Entwicklung von Genvektoren für neue Gentherapien voran.

Zudem sollen diese im Industriemaßstab für klinische Studien hergestellt werden. (wer)

NEUES REAKTORKONZEPT

Covestro weiht neue Produktionsanlage ein In Antwerpen hat Covestro eine Anlage für Polycarbonat-Copolymere eingeweiht, die durch ein lösemittelfreies Schmelzeverfahren und ein neues Reaktorkonzept ermöglicht wird. Diese Technologie erlaube die Produktion von Polycarbonaten mit anpassbaren Eigenschaften. Die Investition liege im mittleren zweistelligen Millionen-EuroBereich. Neben der reduzierten Komplexität des neuen Produktionsverfahrens wirke sich auch die Anbindung an die bestehende Infrastruktur mit vier Produktionslinien für Polycarbonat vorteilhaft aus, da sie die Großproduktion mit der Flexibilität einer eigenständigen Einheit verbinde. (wer)

LÖSUNGSMITTELFREIE PULVER-HERSTELLUNG

An seinem Standort in Darmstadt hat Evonik die Kapazitäten für bioresorbierbare Resomer-Pulver durch eine neue, lösemittelfreie Mikronisierungstechnologie erweitert. Sie ermöglicht es, maßgeschneiderte Pulver für medizinische Anwendungen herzustellen.

Die neue Technologieplattform eröffne die Möglichkeit, gemeinsam mit Kunden spezielle Resomer-Pulver mit maßgeschneiderten Partikelgrößen für ein breites Spektrum medizinischer Anwendungen zu entwickeln und herzustellen. Dieser systemorientierte Ansatz, Lösungen mit Partnern entlang der

Wertschöpfungskette zu entwickeln, sei ein wichtiger Bestandteil der 10-Jahres-Vision der Life-Science-Division Nutrition & Care.

Die eigens entwickelte lösemittelfreie Mikronisierungstechnologie kann vom kleinen Labormaßstab bis zur kommerziellen Herstellung eingesetzt werden. So können Kunden ihre eigenen Formulierungen mit kleineren Mengen technischen Materials testen und optimieren, bevor sie größere kommerzielle Mengen bestellen, die nach ISO 13485- und GMP-Standards hergestellt werden. (wer)

Bild: Evonik

Mikronisierungstechnologie: Evonik erweitert Kapazitäten

Evonik stellt in Darmstadt u. a. bioresorbierbare Resomer-Pulver her.

Der neue Maßstab in Sachen Effizienz und Flexibilität

Schraubengebläse

Volumenstrom 18 bis 105 m³/min, Druckdifferenz bis 1,1 bar • Synchron-Reluktanzmotor Vereint die Vorteile hocheffizienter Permanentmagnet- und robuster Asynchron-Motoren • Innovatives Anlagendesign Ermöglicht bei der Serie FBS Side-by-Side-Aufstellung • Anschlussfertig Mit kompletter Steuerung und Frequenzumrichter bzw. Stern-Dreieck-Starter • Geräuscharmer Betrieb Durch effektive Schall- und Pulsationsdämpfung • CE- und EMV- Kennzeichnung Für minimalen Planungs- und Inbetriebnahmeaufwand

München I 13. – 17. Mai 2024 I Halle A1, Stand 143/242

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Markt & Management

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GRÜNE CHEMIE

Durchbruch in der Quantenchemie beschleunigt Methanolproduktion

NEUE SPEICHERTECHNOLOGIE

GRÜNER WASSERSTOFF

Bild: C1

Das C1-Alpha-Team (stehend v. l.): Carlo Alberto Genovese, Stephan Ost, Kay Horny und Felix Pohl (sitzend).

Mithilfe der Vorhersagekraft der Quantenchemie in computergestützten KatalyseSimulationen hat es das Cleantech-Unternehmen C1 geschafft, einen vollständig autonomen und kontinuierlichen Methanolproduktionslauf durchzuführen – ein Prozess, der normalerweise viele Jahre dauert.

Die Ergebnisse bestätigten die Vorhersagen aus den Simulationen. Mit dem innovativen Verfahren setze das Unternehmen neue Maßstäbe für die Innovationsgeschwindigkeit in der nachhaltigen Chemie und lege damit einen Grundstein für eine skalierbare und kosteneffiziente Produktion von grünem Methanol für die Schifffahrt und andere Industriezweige. In der „C1 alpha“-Produktionsanlage in Berlin-Adlershof wurde

erstmals ein homogener Methanolkatalyseprozess kontinuierlich ohne Bedienereingriffe durchgeführt. Dieser Produktionslauf fand über einen Zeitraum von 20 Tagen statt.

Unter milden Bedingungen von 20 Bar und 120 °C wurde eine CO-Umwandlung von 95 % pro Durchlauf mit einer Selektivität von 95 % erreicht. Im Vergleich zur traditionellen Methanolproduktion sei der erreichte Umsatz in einem Durchgang fünfmal höher, während Temperatur und Druck um mehr als 50 % gesenkt wurden, was die Vorteile der neuen homogenen Katalyse unterstreiche. Die Innovation soll es nach Hoffnung der Entwickler zukünftig ermöglichen, die Produktionskosten von grünem Methanol erheblich zu reduzieren. (wer)

Umweltfreundliche Wasserstoff-Synthese

Neuer Katalysator erleichtert Wasserstoffgewinnung aus Ammoniak

Einem Forschungsteam der Freien Universität Berlin ist es gelungen, das Gas Chlorwasserstoff sicher in Form von Ionischen Flüssigkeiten zu speichern und zu elektrolysieren. Dabei wird Chlor im Kreislauf geführt, um Wasserstoff als Nebenprodukt bei niedrigeren Potentialen zu erhalten. Das HClGas kann als „Bichlorid“ sicher und drucklos gebunden, aber auch wieder freigesetzt werden, um einen sicheren Transport oder eine Speicherung zu gewährleisten. Auch bei der direkten Elektrolyse des Bichlorids zu Wasserstoff und Chlor, verspricht diese neue Technologie energieeffizienter als herkömmliche Systeme zu sein. Des Weiteren kann das Bichlorid auch direkt zur Synthese von weiteren Grundchemikalien verwendet werden, die man z. B. für die Herstellung von Kunststoffen oder Silikonen nutzt. (wer)

Für lange Transportwege lässt sich Wasserstoff in Ammoniak umwandeln. Um die anschließende Rückgewinnung des Wasserstoffs zu erleichtern, haben Forscher des Instituts für Anorganische Chemie der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) zusammen mit ihren Kooperationspartnern einen aktiveren und kostengünstigeren Katalysator entwickelt. Der Katalysator bestehe aus den relativ günstigen Basismetallen Eisen und Cobalt. Es wurde eine besondere Herstellungsmethode entwickelt, die eine sehr hohe Metallbeladung des Katalysators erlaube. So bestehen bis zu 74 Prozent des Materials aus aktiven Metallpartikeln. Diese wechseln sich mit Trägerpartikeln ab, so dass dazwischen Hohlräume im nanoskaligen Bereich entstehen. Entscheidend sei außerdem die Kombination der

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Bild: Julia Siekmann, Uni Kiel

beiden Metalle in einer gemeinsamen Legierung. Durch die Kombination entstehen hochaktive, bi-metallische Oberflächen mit Eigenschaften, die sonst nur von sehr viel teureren Edelmetallen bekannt sind. (wer)

Prof. Malte Behrens (l.) und Dr. Shilong Chen (r.) vom CAU haben einen Katalysator zur Rückgewinnung von Wasserstoff entwickelt.

Markt & Management

Focus on Waste Water Treatment

BIOMIMETISCHER SYNTHESEKAUTSCHUK

Forschung für nachhaltigere Autoreifen Bild: Fraunhofer IAP / Till Budde

Vier Fraunhofer-Institute entwickeln biobasierte Rohstoffe für Synthesekautschuk, um alternative und neue Kautschuktypen für Autoreifen und technische Gummiwaren zu erschließen, die bisher hauptsächlich aus fossilen Quellen stammen. Eine der großen Herausforderungen bei der Entwicklung von Neue, biobasierte Kautschuktypen Autoreifen bestehe darin, einen idealen Ausgleich zwischen den Faktoren Roll- sollen Autoreifen mit bisher unerwiderstand, Nassgriff und Abrieb zu fin- reichten Eigenschaften ermöglichen. den. Zur Verbesserung dieser Parameter werden dem Kautschuk Füllstoffe, Verarbeitungshilfsmittel und andere Additive zugesetzt. Diese beeinflussen die Lauffläche des Autoreifens maßgeblich. Um die Markteinführung des Kautschuks so schnell wie möglich zu erreichen, sei der Einsatz digitaler Methoden im Materialdesign unverzichtbar – etwa um die Eigenschaften der Kautschuk-Composite vorherzusagen. (wer)

AMMONIAK-SYNTHESE

Neuer Reaktor für Wasserstoffwirtschaft Wissenschaftler aus dem Forschungszentrum Jülich, der Technischen Universität München und von Linde Engineering arbeiten daran, die Ammoniak-Synthese mithilfe eines neuen Reaktorkonzepts besser an die schwankende Verfügbarkeit von grünem Wasserstoff anzupassen. Damit wollen sie verhindern, dass in einem grünen Energiesystem der Zukunft zusätzliche große Speicher in den Prozess eingebunden werden müssen. Heutige Anlagen sind aufgrund der Versorgung mit grauem Wasserstoff auf eine konstant hohe Auslastung ausgelegt. Bei einer geringeren Auslastung von unter 50 Prozent müssten sie heruntergefahren werden. Das anschließende Hochfahren der Ammoniak-Synthese dauert mehrere Tage. Mit dem heutigen Design seien die Anlagen also nur eingeschränkt mit grüner Energie kompatibel. Das Ziel der Forschergruppe ist eine Funktionalität der Ammoniak-Synthese schon ab einer Mindestauslastung von zehn Prozent. Um das Ziel zu erreichen, will die Forschergruppe einen Reaktor mit einer größeren Wärmetauschfläche nutzen. So kann die für die AmmoniakSynthese notwendige Wärme von etwa 350 °C effizienter gewonnen werden und steht im Gegensatz zu heute betriebenen Anlagen auch bei geringerer Auslastung des Systems zur Verfügung. (wer)

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SOLARFUELS

Treibstoffe aus Sonnenenergie

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Bild: Anne Günther/ Universität Jena

Andrea Pannwitz, Juniorprofessorin für Anorganische Chemie an der Uni Jena, widmet sich mit Unterstützung der Carl-Zeiss-Stiftung der Erforschung einer zukunftsweisenden Energieumwandlung. Ihr Ziel ist es, mithilfe von Sonnenenergie Kohlendioxid in wertvolle Verbindungen umzuwandeln und dabei gleichzeitig Wasserstoff zu produzieren. Bei der Umwandlung entsteht Synthesegas. Dieses Gemisch aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid ist ein wertvoller industrieller Ausgangsstoff, um daraus neue Kohlenwasserstoffe herzustellen. Diese können im einfachsten Fall als Solarfuels verwendet werden. Es seien aber auch Grundchemikalien denkbar, um daraus pharmakologische Wirkstoffe herzustellen. (wer)

Hohe Leistung auf kleinstem Raum Ozonanlage DULCOZON OZLa

Minimaler Energieverbrauch durch einzigartigen Wirkungsgrad Maximale Platzeinsparung von bis zu 70 % im Vergleich zu herkömmlichen Systemen Hohe Betriebssicherheit durch redundant zu- und abschaltbare Module Minimaler Sauerstoffbedarf durch hohe Konzentration bis zu 15 Gewichtsprozent

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Andrea Pannwitz ist neue Juniorprofessorin für Anorganische Chemie der Universität Jena.

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GreenTEC

Partner der Nachhaltigkeit

Bild: EagleBurgmann

Der EB Smart Seal Sensor wird einfach in die Rohrleitungssysteme integriert und überwacht Druck, Temperatur und Vibration Ihrer Gleitringdichtungen in Echtzeit – rund um die Uhr und unabhängig vom Standort.

DIGITALE DICHTUNGSTECHNOLOGIE

Nachhaltiger produzieren leicht gemacht Sie werden oft übersehen, spielen aber eine entscheidende Rolle, wenn es um Nachhaltigkeit geht: moderne und komplexe Dichtungssysteme. Inzwischen überwachen digitale Technologien sie aus der Ferne und tragen dazu bei, ihre Lebensdauer zu erhöhen und somit den ökologischen Fußabdruck zu senken.

H PROCESS-TIPP So haben Sie den Zustand Ihrer Gleitringdichtung immer im Blick.

Erfahren Sie mehr:

inter den Kulissen komplexer Produktionssysteme übernehmen Dichtungen eine unscheinbare, aber unverzichtbare Rolle. Ohne sie geraten Herstellungsprozesse ins Stocken, führen undichte Stellen zu unkontrollierten Leckagen oder ist gar die gesamte Anlagensicherheit in Gefahr. Dabei sind die Anforderungen an Dichtungen vielfältig und anspruchsvoll. Schließlich müssen sie nicht nur extremen Temperaturen standhalten, sondern auch aggressiven Chemikalien, hohem Druck und mechanischer Belastung trotzen. Und als wäre dies nicht genug, befinden sie sich oft an schwer zugänglichen Stellen oder sind hunderte Kilometer vom nächsten Serviceteam entfernt.

Betreiber moderner Produktionsanlagen setzen daher auf hochentwickelte Dichtungssysteme, die zuverlässig

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ihre Funktion erfüllen. Dank intelligenter Konstruktionstechnik und innovativer Materialien können Dichtungen heutzutage aber noch mehr: Sie optimieren den Energieverbrauch und schonen somit Ressourcen. Forschung und Entwicklung zielen aber nicht nur darauf ab, Dichtungen zukünftig noch sparsamer und widerstandsfähiger zu machen. Es geht auch darum, den Lebenszyklus von Dichtungssystemen zu verlängern, vor allem in prozesskritischen Bereichen. Die Digitalisierung gibt den Entwicklungsteams dafür gute Werkzeuge an die Hand. So hat der zur Freudenberg Gruppe gehörende Dichtungshersteller EagleBurgmann (EB) mit „EB Smart Product“ eine digitale Überwachungslösung auf den Markt gebracht, die Kunden dabei unterstützt, ihre Dichtungssysteme kontinuierlich zu beobachten und optimale Betriebsbedingungen sicher-

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zustellen. „Die Idee ist, frühzeitig Veränderungen an der Dichtung, dem Versorgungssystem oder der Gesamtanlage zu erkennen, um Folgeschäden zu verhindern und die Lebensdauer dieser Systeme zu erhöhen“, erklärt Dr. Max Botz, Development Engineer IoT Sensors bei EagleBurgmann. „In vielen Fällen können Kunden von EB Smart Product durch kleinere Anpassungen oder Wartungen kostspielige und zeitaufwändige Reparaturen vermeiden, die mit wertvollen Ressourcen und Produktionsausfall einhergehen.“ Condition Monitoring (Zustandsüberwachung) heißt das Zauberwort, mit dessen Hilfe Parameter wie Druck, Temperatur und Vibrationen permanent aus der Ferne kontrolliert werden können. Die Grundlage dafür bilden die batteriebetriebenen EB Smart Seal-Sensoren. Anders als konventionelle Messtechnik werden diese unmittelbar an das Sperrsystem jeweils am Dichtungsein- und -auslass angebracht und liefern dadurch genaue Ergebnisse – ganz ohne Kabel, denn die Messdaten werden drahtlos in die Cloud übertragen. Der geringe Installations- und Betriebsaufwand gegenüber kabelgebundenen Systemen schlägt sich dabei auch in geringeren Kosten nieder.

Noch präzisere Messdaten lassen sich durch Sensoren sammeln, die direkt im Inneren der Dichtung angebracht werden, wie beispielsweise mit der EB Smart Seal. Diese Dichtungslösung verfügt bereits über integrierte Sensorik, unter anderem für die Überwachung der Gleitteiltemperatur. Zahlreiche dieser EB Smart Seal-Anwendungen sind aktuell bereits bei Kunden weltweit im Einsatz und senden ihre Informationen drahtlos über ein geschütztes Kommunikationsprotokoll an ein Gateway und von dort aus in die gesicherte „myEagleBurgmann“-Cloud. Hier werden die Daten nicht nur vom Kunden, sondern auch von EagleBurgmann kontinuierlich überwacht und analysiert. Überschreitet ein Parameter einen vorher definierten Grenzwert, wird ein Alarm ausgelöst und der Kunde sofort benachrichtigt. Dadurch lassen sich Folgeschäden oder teure Reparaturen mit dem damit verbundenen Materialund Ressourceneinsatz vermeiden. Im schlimmsten Fall werden verheerende Auswirkungen auf Umwelt und Sicherheit verhindert.

Lösung rechnet sich Wie wertvoll der Einsatz dieser smarten Lösung ist, beweist der Fall des langjährigen EagleBurgmann-Kunden Leuna Carboxylation Plant (LCP). Dieser hatte seit September 2022 als erstes deutsches Pilotprojekt mehrere Dichtungssensoren unter anderem an einem Schaufeltrockner in Betrieb. „Unser Ziel war es, die hochwertige Baugruppe dieser prozesskritischen Anlage zu schützen und möglichst langfristig einen sicheren Betrieb zu garantieren“, erklärt Robert Tulaszewski, Betriebsingenieur bei LCP. „Die EagleBurgmann-Lösung war perfekt für unsere variablen Batch-Prozesse geeignet, da die regulären Grundschwankungen wie Temperatur und Schwingung in ihren Phasen ausgeblendet werden können.“ Dass sich diese Investition lohnen würde, sollte das Unternehmen rund ein Jahr später erfahren. Innerhalb nur weniger Stunden stieg die Temperatur im Versorgungssystem des Trockners auf ungewöhnlich hohe Werte an. Die durch die Reibungsleistung in der Dichtung entstandene Wärme breitete sich schnell auf alle Anlagenteile aus und drohte, die gesamte Anlage zu überhitzen – mit potenziell schwerwiegenden Folgen. „Als der Alarm einging, war uns schnell klar, dass hier sofort gehandelt

Bild: EagleBurgmann

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werden muss“, erzählt Christian Ihrke, Head of Service Center Halle/Leipzig bei EagleBurgmann und langjähriger Service-Ansprechpartner für LCP. Zusätzlich zu der in solchen Situationen automatisch generierten E-Mail-Warnung griffen die Experten von EagleBurgmann zum Telefon, um den Kunden persönlich zu informieren. „Somit konnten wir sofort eingreifen, das Problem mit unserem Kühlsystem auch ohne harte Abschaltung schnell beheben und ohne Unterbrechung den nächsten Batch starten“, so Tulaszewski weiter. Damit verhinderte EB Smart Product einen Schaden, der sich mit Reparaturen und Produktionsausfällen schnell auf einen sechsstelligen Betrag summiert hätte.

Die Sensordaten werden auf einem webbasierten Portal visualisiert, das die Überwachung, Analyse und identifizierung des Zustands der Dichtungen mithilfe von Echtzeitund historischen Daten ermöglicht.

Vorausschauende Wartung senkt Fußabdruck Für den Wolfratshausener Dichtungsspezialisten ist das cloudbasierte Produkt ein weiterer, wichtiger Beitrag, den ökologischen Fußabdruck seiner Kunden zu verbessern. „Selbstverständlich arbeiten wir kontinuierlich daran, Ressourcen einzusparen und unsere eigene Umweltbelastung als Unternehmen zu reduzieren. Gleichzeitig wollen wir durch innovative Materialien, Technologien und digitale Lösungen dazu beitragen, dass auch unsere Kunden Emissionen und Ressourceneinsatz reduzieren können“, macht Daniel Goebel, Sales Director Aftermarket für Compressor Solutions EMEA bei EagleBurgmann, deutlich und zeigt, dass diesbezüglich selbst bei so unscheinbaren Bauteilen wie Dichtungen noch eine Menge möglich ist. „Unsere Vision heißt Predictive Maintenance“, so Goebel weiter. „Wir wollen unseren Smart Product-Service weiter ausbauen und die gesammelten Daten noch gezielter auswerten.

Dann könnten wir künftig nicht erst bei Problemen eingreifen, sondern schon vorher tätig werden und beispielsweise vorbeugende Wartungsempfehlungen geben. Das würde die Lebensdauer von Dichtungen noch weiter erhöhen.“ n

„Die EagleBurgmann-Lösung war perfekt für unsere variablen Batch-Prozesse geeignet, da die regulären Grundschwankungen wie Temperatur und Schwingung in ihren Phasen ausgeblendet werden können.“ Robert Tulaszewski, Betriebsingenieur bei LCP PROCESS 5 | 2024

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GreenTEC

Partner der Nachhaltigkeit

Energiesparen leicht gemacht Energieeffizienz geht jeden etwas an! Bereits mit kleinen Maßnahmen kann oft viel erreicht werden, wie drei Lösungen des FluidikSpezialisten Bürkert Fluid Control Systems anschaulich zeigen.

PROCESS-TIPP Die Bürkert-Experten freuen sich auf den Austausch mit Ihnen auf der diesjährigen Achema in Frankfurt (10.-14. Juni): Halle 8.0, Stand J80 Mehr zu den Magnetventilen mit Kick-and-DropElektronik erfahren Sie über den Qr-Code:

Z

ugegeben: Um die CO2-Emissionen in Europa bis 2050 auf null zu reduzieren, sind gewaltige Anstrengungen seitens der Industrie nötig. Drei Beispiele aus der Fluidtechnik – der Einsatz von intelligenten Ventilinseln, Magnetventile mit energiesparender Spulentechnik und Membranventile mit leichtem Rohrumformgehäuse – beweisen jedoch, dass Energieeffizienz ganz einfach sein kann.

Starten wir mit intelligenten Ventilinseln – und einem eindrucksvollen Vergleich: Mit ihnen lässt sich so viel Strom sparen, dass damit eine Grundschule fast ein Jahr beleuchtet werden könnte. Das beweist der Blick auf eine typische Applikation mit sechs Ventilinseln à 25 Kanälen. Üblicherweise liegt bei der Verschlauchung herkömmlicher Ventilinseln der Anteil an unentdeckten Leckagen bei 16 Prozent. Das zieht – bei einem täglich zehnstündigen Betrieb – einen Druckluftverlust von 39.600 Kubikmetern pro Jahr nach sich! Oder anders ausgedrückt: Um diesen Verlust auszugleichen, müssen

mindestens 4.752 kWh elektrische Energie aufgebracht werden (bei 0,12 kWh pro m³ erzeugter Druckluft). Dies entspricht 93 Prozent des jährlichen Strombedarfs für Beleuchtung einer typischen Grundschule mit 1.700 m2.

Werden stattdessen Bürkert-Ventilinseln des Typs 8652 AirLINE eingesetzt, ist der Druckluftverlust gleich null. Dafür sorgt die Schaltzeitmessung, mit der eine Leckage sofort erkannt und schneller behoben werden kann. Hierbei wird die Zeit vom Schalten des Vorsteuerventils auf der Ventilinsel bis zum Erreichen der Endlage des Stellantriebs ermittelt. Die durchschnittliche Schaltzeit wird dann als Referenzwert pro Kanal gespeichert. Ändert sich die Schaltzeit eines Kanals um mehr als die vorgegebenen Toleranzgrenzen, wird dies auf dem Display der Ventilinsel angezeigt und an das angeschlossene Bussystem gemeldet. Interessanter Nebeneffekt: dadurch ist auch eine verschleißoptimierte vorbeugende Wartung möglich.

Bild: © agongallud, goami - stock.adlobe,com; Bürkert Fluid Control Systems

Anschaulich gemacht: energieeffiziente Bürkert-Technik spart im Gedankenexperiment das Pflanzen sehr vieler Bäume!

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Um gasförmige und flüssige Medien automatisiert zu schalten, sind Ventile mit elektromagnetischen Spulensystemen weit verbreitet. Aber haben Sie schon einmal überlegt, wie viele Bäume Sie pflanzen müssten, um den Energieverbrauch einer veralteten Technik auszugleichen? Die Bürkert-Experten haben dies getan! In einer typischen Applikation in der Prozessindustrie sind rund 80 Ventile verbaut, von denen jedes einen Leistungsbedarf von 10 Watt hat. Bei einer Betriebsdauer von 10 Stunden am Tag liegt damit der jährliche Energiebedarf bei 1920 kWh. Eine Buche bindet etwa 12,5 kg CO2/Jahr, für einen Ausgleich bräuchte es also 154 Buchen. Das geht jedoch besser. Bürkert-Magnetventile mit Kickand-Drop-Spule benötigen statt der 10 W nur noch 0,6 W. In der Beispielapplikation liegt damit der Energieverbrauch nur noch bei 115 kWh, Sie benötigen also nur noch 9 Buchen zur CO2-Kompensation.

Kick and Drop – wie funktioniert’s?

Die Doppelspulentechnik der Kick-and-Drop-Technik arbeitet – wie der Name schon sagt – mit zwei unabhängigen, übereinander gewickelten Spulen. Nach dem Einschalten wird die innenliegende Anzugswicklung durch einen maximalen Strom übererregt (Kick), um die zum Öffnen des Ventils benötigte hohe Anzugskraft zu erzeugen. Nach einer bestimmten Zeit wird die zweite Wicklung in Serie geschaltet. Dadurch steigt der Gesamtwiderstand der Spule und die Leistung wird reduziert (Drop). Die Steuerung erfolgt durch eine in der Spule integrierte Elektronik.

Auch hier gibt es weitere positive Aspekte: Die Magnetventile mit Kick-and-Drop-Technologie arbeiten geräuschlos und sind uneingeschränkt EMV-konform auch für Anwendungen in der Gebäudetechnik, die Wärmeentwicklung des Ventils wird minimiert und die Lebensdauer verlängert. Dies liegt unter anderem daran, dass aufgrund der reduzierten Spulentemperatur von unter 60 °C beispielsweise Kalkausfälle in Wasseranwendungen verhindert werden.

Die richtige Wahl des Ventils ist so wertvoll wie ein Balkonkraftwerk!

Auch das Ventilgehäuse kann zum Energiesparen beitragen. In sterilen Prozessen und hygienischen Anwendungen werden meist Membranventile mit Schmiedeoder Gussgehäuse eingesetzt. Nicht nur deren Herstellung benötigt viel Energie, sondern in SIP (SterilizationIn-Place)-Prozessen werden große Mengen teuren Reinstdampfes benötigt, um die massereichen Ventilkörper auf Sterilisationstemperatur zu bringen. Membranventile von Bürkert besitzen dagegen ein besonders leichtes Rohrumformgehäuse (Tube Valve Body). Diese heizen sich bei SIP-Prozessen deutlich schneller auf und kühlen auch schneller wieder ab als konventionelle Schmiede- oder Gussgehäuse.

Auch hier verdeutlicht ein Rechenbeispiel die Energieeffizienz: Typischerweise kommen in solchen Anlagen 100 Membranventile zum Einsatz, wobei die Temperatur von 20 auf 120 °C erhöht wird. Für rund 250 SIP-Zyklen werden mit herkömmlichen Ventilen 1.605 kg Dampf (oder 1.159 kWh Energie, bei 0,722 kWh pro kg erzeugtem Dampf) benötigt. Werden jedoch Membranventile

Bild: Bürkert Fluid Control Systems

Wieviel Bäume kostet veraltete Technik?

Bis zu 80 % Energieeinsparung, bis zu 45 K weniger Eigenerwärmung und bis zu 200 % mehr Schaltdruck: die Kick-and-Drop-Elektronik macht’s möglich.

mit Tube Valve Body verwendet, reduziert sich der Bedarf auf 398 kg Dampf, für deren Erzeugung nur noch 287 kWh Energie benötigt werden. Die Differenz von 872 kWh ist in etwa die Energiemenge, die ein typisches Balkonkraftwerk produziert. Die richtige Wahl des Ventils ist also so wertvoll wie ein Balkonkraftwerk!

Das geringere Gewicht der Membranventile hat noch einen weiteren Vorteil: Da die Ventile schneller aufheizen und abkühlen, reduziert sich der thermische Stress für die temperaturempfindlichen Membranen. Sie halten deutlich länger als das bei anderen Gehäuseausführungen üblich ist, gleichzeitig lässt sich schneller produzieren, da sich durch den schnellen Aufheiz- und Abkühlprozess die Anzahl der zu fertigenden Batches erhöht.

Fazit Mit der richtigen Wahl der Fluidtechnik lassen sich nicht nur gewaltige Energiesparpotenziale in Prozessen heben, sondern auch längere Standzeiten erreichen und Wartungskosten minimieren. Die anschaulichen Effizienzbzw. Energiespar-Vergleiche – ob Kindergarten, Balkonkraftwerk oder Bäumepflanzen – zeigen: der Umstieg lohnt sich! n

PROCESS-INFO

Weitere Energiespar-Tipps Die Fluidtechnik bietet viele weitere Chancen, um Ineffizienz zu reduzieren und unnötigen Energieverbrauch zu eliminieren: Bei Bürkert-Regelventilen in Medienleitungen kann beispielsweise der Energieverbrauch sehr einfach durch einen Wechsel des Ventilsitzes beeinflusst werden.

In pharmazeutischen und biotechnologischen Produktionsanlagen empfiehlt sich der Wechsel auf kompakte Robolux-Multiprotventilmodule, die nicht nur Platz sparen, sondern auch bessere fluidische Eigenschaften besitzen und den Energieeinsatz verringern.

Durchflussmessungen, wie die FLOWave-Technologie und DruckRegelsysteme, eröffnen weitere Einsparpotenziale. Letztere können beispielsweise den Verbrauch von Inertgas deutlich minimieren.

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Anlagen-/Apparatebau

COMPLIANCE & NACHHALTIGKEIT

Erst nach der Genehmigung überwachungspflichtiger Ausrüstungen und Anlagen ist die Inbetriebnahme möglich.

GENEHMIGUNG

ZERTIFIZIERUNG GENEHMIGUNG Richtige Dokumentation ist die Grundlage für alle Konformitatätsbewertungsprozesse.

DOKUMENTATION

SCM TR ist ein wichtiger Faktor für alle Planungs- und IBNAktivitäten.

PLANUNG, ENGINEERING, BAU, INBETRIEBNAHME

VERTRIEB, ANGEBOTSWESEN, MARKETING, HR

TECHNISCHE REGULIERUNG

Die Genehmigung ist nur die Spitze des Eisbergs Zulassungen, Prüfungen, Zertifizierungen und technische Anpassungen an nationale Normen kosten bei großen Anlagenbauprojekten viel Geld. Zusammengefasst wird das Ganze unter dem Begriff „Technische Regulierung“. Welche Effizienzpotenziale hier stecken, beleuchtet Julia Krause, Professorin an der HTW Dresden.

D

er Begriff der „Technischen Regulierung“ ist vergleichsweise neu und umfasst verschiedene Aspekte und Tätigkeiten innerhalb eines Unternehmens oder im Bereich der Standardisierung. Die strategische Dimension dieses Begriffs bezieht sich auf Fragen der Regulierung durch Politik und öffentliche Institutionen. Diese Institutionen setzen spezifische Regeln fest,

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die in der Gesellschaft oder Industrie umgesetzt und letztendlich überwacht werden.

Einige Unternehmen haben bereits Abteilungen und Divisionen etabliert, die den Begriff „Technische Regulierung“ in ihrem Namen führen. Oft wird dieser Begriff mit „Zertifizierung“ assoziiert. Mitarbeiter, die in den Abteilungen für „Technische Regulierung“ tätig

Kenntnisse der TR ermöglichen eine konforme und nachhaltige Gestaltung der Lieferkette.

Kenntnisse der TR erleichtern den Vertrieb und andere Aktivitäten im Unternehmen.

PROJEKT- UND QUALITÄTSMANAGEMENT

Zertifizierung/Registrierung ermöglichen die Produkteinführung auf dem Markt

Bild: ©Digital Vision Lab - stock.adobe.com

Anlagen-/Apparatebau

Die Genehmigung ist bei der technischen Regulierung nur die Spitze des „Eisbergs“

sind, präzisieren dies, indem sie erklären: „Wir implementieren im Unternehmen die regulatorischen Vorgaben, die für uns relevant sind.“ Doch die wahre Bandbreite der möglichen Aktivitäten und damit die tatsächliche Bedeutung solcher Abteilungen, Dienstleistungen oder Themen werden oft nicht vollständig erkannt. Dadurch geht ein erhebliches Potenzial zur Effizienzsteigerung von Prozessen verloren. Wenn man das Thema in seiner Komplexität erfasst, strategisch denkt und ganzheitlich betrachtet, wird deutlich, dass Technische Regulierung a) ein Instrument der Unternehmenssteuerung ist b) das effiziente Management eines gesamten Projekts ermöglicht c) ein Instrument für das gesamte Supply Chain Management darstellt.

Es ist daher wichtig, die Abhängigkeiten zwischen den verschiedenen Abteilungen und Gewerken sowie

der Technischen Regulierung zu erkennen und diese gezielt unter Berücksichtigung normativ-rechtlicher Besonderheiten anzugehen.

In guten Händen beim Vertrieb Die Kenntnis der normativ-rechtlichen Situation im Zielland des Kunden kann einen erheblichen Wettbewerbsvorteil schaffen. Bereits im Vertriebsprozess kann die Technische Regulierung Impulse setzen und die Realisierung von Projekten aus normativ-rechtlicher Sicht beleuchten, um Pluspunkte zu sammeln.

Nicht jeder Kunde ist mit den Besonderheiten in seinem eigenen Land vertraut. Die Hervorhebung dieser Aspekte in einem Vertriebsgespräch zeigt die Weitsicht potenzieller Partner und hebt das eigene Unternehmen aus der Masse heraus. Zudem fühlt sich der Kunde stets „in guten Händen“, wenn Genehmigungs- und Zertifizierungsfragen sowie damit verbundene Aktivitäten dem Partner bekannt sind und aktiv behandelt werden können.

Wie HR profitiert Die Technische Regulierung unterstützt auch die Personalabteilung bei der Qualifizierung des Personals.

Dies kann zu einer verbesserten Qualität von Entscheidungen oder Produkten führen. Einige Qualifizierungen sind sogar Voraussetzung für die Realisierung eines Vorhabens, insbesondere wenn nur entsprechend ausgebildetes Personal (z. B. für Projektierung, Montage oder Abnahmen) zugelassen werden kann. Durch die Weiterbildung der eigenen Mannschaft wird somit ein erheblicher Vorsprung geschaffen.

Wenn’s ums Geld geht: Zeiten, Kosten und sonstigen Projektaufwand kalkulieren Besonders im internationalen Großanlagenbau ist eine fundierte Kalkulation von Zeiten, Kosten und sonstigen Projektaufwendungen entscheidend, um sowohl bei der Angebotserstellung als auch bei der Projektdurchführung, die oft mehrere Monate oder Jahre dauert, korrekt zu liegen. Eine fehlerhafte Kalkulation kann dazu führen, dass Angebote nicht berücksichtigt oder vergebene Projekte nicht im geplanten finanziellen Rahmen abgeschlossen werden können. Daher müssen Auftraggeber- und nehmer bei der Kalkulation neben den Manntagen und Ausrüstungskosten auch Logistik- oder Dokumentationskosten sowie Kosten für die Konformität mit allen rechtlichen und normativen Anforderungen berücksichtigen. Die Technische Regulierung liefert hierbei entscheidende Hinweise und Daten.

Vom Verständnis für die Technischen Regulierung hängt die erfolgreiche Projektakquise und die präzise Ermittlung von Projektumfang- und -kosten ab.

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Anlagen-/Apparatebau

Anlagenplanung von Anfang an angepasst an nationale Normen

wertung und Begutachtung der Angebote der Lieferanten und sorgt somit dafür, dass einkaufstechnisch richtige Entscheidungen getroffen werden und die Gesamtkosten bei der Auftragsvergabe berücksichtigt werden.

Damit das Basic Engineering bei der Ausarbeitung des Detailed plötzlich nicht überarbeitet werden muss, da bestimmte Anforderungen, wie z. B. Abstände zwischen Gerätschaften, Breite der Hilfskonstruktionen oder Klassifizierung der Ex-Räume nicht entsprechend den geltenden Vorschriften geplant worden sind, müssen die Themen der Technischen Regulierung bereits in der Anfangsphase der Projektierung die Grundlage für das weitere Vorgehen bilden. Daher sind normativrechtliche Besonderheiten entscheidend, um nachhaltig zu planen und Projektierungsprozesse lean zu gestalten.

Verpackung und Logistik: Ohne Beanstandung durch den Zoll Auch Versandaspekte sind ohne die Technische Regulierung nicht machbar. Es müssen die Besonderheiten der Strecke zum Lieferanten, die Realisierungszeiten des Projekts sowie zolltechnische Fragen berücksichtigt werden. Dies umfasst nicht nur die Art der Verpackung und die Informationen, sondern auch die Bereitstellung der richtigen Dokumentation für die Zollabwicklung bei internationalen Projekten. Dabei geht es nicht nur darum, dass alle „Papiere“ vorhanden sind, sondern dass diese korrekt ausgefüllt und die Informationen in Dokumenten und auf Produktschildern akkurat sind. Denn sonst können fehlende oder nicht übereinstimmende Informationen zu Verzögerungen beim Zoll, bzw. zu strafrechtlichen Prozessen an der Grenze oder bei der Produkteinführung führen.

Mehr Planungssicherheit für Fachgewerke

Angebotswesen: Aufwand richtig einschätzen Ähnlich wie im Vertrieb müssen auch im Angebotswesen die Themen der Technischen Regulierung bekannt sein. Es ist wichtig zu verstehen, welche Aufwendungen ein konkretes Projekt im Zielland mit sich bringt. Dabei müssen Fragen geklärt werden, wie welche zusätzlichen Aufgaben oder Themen berücksichtigt werden müssen, welche Aktivitäten vom eigenen Unternehmen übernommen und welche an die Lieferanten ausgelagert werden können. Eine logische Aufteilung der Aufgaben reduziert Aufwendungen für beide Parteien. Die Kenntnisse der Technischen Regulierung und deren klare Platzierung in Angeboten können ein Alleinstellungsmerkmal (USP) sein, das das Unternehmen von Mitbewerbern unterscheidet und einen Vorsprung verschafft.

Im Einkauf die Qualität erhöhen Die Technische Regulierung trägt erheblich zur Qualität der Einkaufsentscheidungen bei. Sie stellt sicher, dass die richtigen Anforderungen an Lieferanten gestellt werden, dass die Spezifikation der Produkte auch normativ-rechtliche Anforderungen berücksichtigt und dass bei Verhandlungen die Aspekte für die Konformitätsbewertung oder das Erlangen von Genehmigungen angesprochen werden. Die Technische Regulierung unterstützt die Einkaufsabteilung bei der Be-

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Inbetriebnahme: Damit auch die Behörden zufrieden sind Bei der Inbetriebnahme geht es nicht nur darum, den Testlauf erfolgreich durchzuführen, sondern auch die

PROCESS-INFO

Eine Frage an Prof. Julia Krause Wie können Großanlagenbauer von einem stringenten Einsatz der „Technischen Regularien“ profitieren?

Neben den im Beitrag skizzierten Vorteilen stecken in den „Technischen Regularien“ auch Kostenpotenziale. In Ländern mit großen Hürden bei Zulassungen, Prüfungen, Zertifizierungen, Registrierungen und technischen Anpassungen an nationale Normen, z. B. USA, China, Südkorea, Japan, Kasachstan, Usbekistan, und Aserbaidschan können die dadurch verursachten Kosten schnell zehn Prozent der Gesamtkosten erreichen. Letztendlich hängt die Höhe der Kosten für den Anlagenbauer von der Qualität der Produkte und der Dokumentation der Lieferanten – dies wird oft übersehen (man denkt an eigene Projektdokumentation für die Planung, Konstruktion und den Bau (da sind wir bei ca. 3 Prozent), vergisst oft aber die Anforderungen für einzelne Teile der Lieferanten (Maschinen, Druckbehälter, Armaturen, Explosionsgeschützte Ausrüstung, Rohrleitung oder diverse Messmittel – ein ganz großes Thema für überwachungsbedürftige Anlagen) – das treibt die Kosten enorm nach oben. Hier ist eine qualitative – die Regularien berücksichtigende – Lieferantenauswahl gefragt.

Bild: Ines Escherich - Fotografie

In allen Gewerken eines Anlagenbauunternehmens, sei es Maschinenbau, Druckbehälter, Elektrotechnik, Mess- und Regeltechnik oder PUs, gibt es zahlreiche Regularien, die bei der Planung berücksichtigt werden müssen. Diese betreffen den Design der Ausrüstungen, liefern Angaben zu Prüfumfängen, stellen Kalkulationsanforderungen dar (Festigkeitsberechnungen) oder bestimmen die Wahl der Steuer-, Hilfs- und Messgeräte. Dabei ist es wichtig, das gesamte Bild zu erkennen und bei der Auswahl von Messmitteln nicht nur die Produktkosten, sondern auch das Vorhandensein von Prüfprotokollen, Kalibriermethoden, Prüfmedien, der Prüfausrüstung in dem Zielland und die Zulassungen des internen Prüflabors des Kunden zu berücksichtigen. Dies spart Kosten, reduziert die Zeit für die konforme Inbetriebnahme und erleichtert den zukünftigen Betrieb beim Kunden.

Anlagen-/Apparatebau

erforderlichen Dokumente den zuständigen Behörden zur Verfügung zu stellen. Neben Betriebsanleitungen, Testprotokollen, Qualitätsdokumenten, Festigkeitsberechnungen oder Messdaten gehören auch die Prüfmethoden mit allen Parametern dazu, die im Vorfeld von zuständigen Stellen abgesegnet werden müssen.

Testfahrten müssen bei den zuständigen Behörden und Prüfstellen angemeldet und koordiniert werden, insbesondere bei größeren Anlagen, bei denen verschiedene zuständige Institutionen gleichzeitig vor Ort sein müssen.

Qualitätsmanagement ist mehr als Produktqualität Qualitätsmanagement ist ohne Technische Regulierung undenkbar. Die Qualität jedes Produkts wird nicht nur anhand der Qualitätskriterien der Hersteller selbst bewertet, sondern ist auch durch reglementierte Aspekte in normativ-rechtlichen Vorschriften verankert. Qualitätsmanagement umfasst nicht nur die Qualität einzelner Produkte, sondern auch die Qualität der Prozesse, wie die richtige Lagerung, der korrekte Transport, die korrekte Montage und die richtigen Prüfverfahren und -medien.

Projektmanagement – ohne technische Regulierung geht nichts Das Management eines Projekts darf nicht ohne Berücksichtigung der Technischen Regulierung erfolgen.

Die Technische Regulierung kann Vorgaben für das Management von Projekten liefern, einschließlich der Zusammenarbeit zwischen Abteilungen, der Einbeziehung von Lieferanten und Kunden, der Planung von Projektrealisierungsschritten und der Evaluierung des Fortschritts.

Und am Ende: Die Dokumentation Jeder Anlagenbauer kennt die Herausforderung, nicht nur die Anlage selbst, sondern auch eine umfangreiche Dokumentation zu liefern. Auch wenn viele Kunden und Behörden mittlerweile auf physische Dokumentation verzichten und keine Lastwagen mit Dokumenten zu Kunden und Prüfbehörden geschickt werden, müssen diese auch digital erstellt und koordiniert werden. Die Menge der Dokumentation in jedem Projekt ist überwältigend. Es geht nicht nur darum, die eigene Dokumentation – vom Basic über Detailed Engineering – zu managen und immer auf dem neuesten Stand zu halten, sondern auch die Dokumentation für Behörden, Prüfstellen und Zollangelegenheiten zu erstellen und aufzubewahren, um alle Reklamationen nachvollziehen zu können.

Eine erhebliche Menge der Dokumentation entfällt auch auf zahlreiche Lieferanten eines Anlagenbauunternehmens, die ebenfalls eine gleiche Struktur aufweisen müssen, das Vorhandensein der notwendigen Dokumente gewährleisten und auf deren Korrektheit geprüft werden müssen. Dies bildet auch die Grundlage für jede Konformitätsbewertung, Registrierung, Zulassung eines Produkts oder Genehmigung der gesamten Anlage. Zur Erreichung der Nachhaltigkeitsziele ist es für Anlagenbauer und Betreiber gleichermaßen wichtig, ihren CO2-Impact zu messen oder zu

ermitteln. Dies ermöglicht eine einwandfreie Dokumentation, die die Anforderungen der Technischen Regulierung erfüllt.

Was das Unternehmen von der technischen Regulierung hat Die Technische Regulierung fungiert als Quelle und Instrument für eine effektive Projektleitung. Sie ist keine separate Disziplin, die am Ende gefordert wird, sondern vielmehr eine Struktureinheit und Aufgabe, die von Anfang an in verschiedene Prozesse des Anlagenbauprojekts integriert werden sollte. Ein Unternehmen sollte sich bereits vor Vertragsabschluss mit den Fragen der Technischen Regulierung auseinandersetzen. Das Verständnis dafür kann den Erfolg bei der Akquise von Projekten steigern und helfen, Umfang und der Kosten von Anfang an präzise zu ermitteln.

„In Ländern mit großen Hürden bei Zulassungen, Prüfungen, Zertifizierungen, Registrierungen und technischen Anpassungen an nationale Normen können die durch Technische Regularien verursachten Kosten schnell zehn Prozent der Gesamtkosten erreichen.“ Prof. Julia Krause, HTW Dresden

Obwohl die Technische Regulierung als eigenständige Unternehmensstruktur auftreten kann, zeigt die Erfahrung, dass die Komplexität der zu bedienenden Märkte eine interne Abteilung allein nicht ausreichen lässt – externes Know-how ist unerlässlich. Dies führt zu einer effizienteren Implementierung der Idee und Kosteneinsparungen. Daher sind die Dienstleistungen externer Anbieter nicht zu unterschätzen und sollten in Anspruch genommen werden, um die Effizienz entlang der gesamten Lieferkette zu gewährleisten.

Es ist von entscheidender Bedeutung, die Dienstleistungen von Beratungsunternehmen frühzeitig in Anspruch zu nehmen, und zwar entlang der gesamten Wertschöpfungskette – bereits bei der ersten Skizze.

Die moderne Managementlehre fordert das Überwinden von Unternehmensgrenzen, eine ganzheitliche Herangehensweise an Projekte und Aktivitäten sowie die Beseitigung des Silodenkens. Strukturen sollen sich miteinander verschmelzen und die Abhängigkeiten zwischen ihnen deutlich machen. Dies führt dazu, dass bestimmte Themen abteilungsübergreifend bearbeitet werden müssen. Die Technische Regulierung kann somit ein Thema sein, das die Zusammenarbeit verschiedener Abteilungen in einem Anlagenbauunternehmen sowie zwischen verschiedenen Partnern in der Lieferkette und verschiedenen Stakeholdern der Gesellschaft fördert und dadurch nachhaltigere Ergebnisse ermöglicht. (agk)

VERFASST VON

Prof. Dr. rer. pol.

Julia Krause Professur für International Industrial Sourcing and Sales; Fakultät für Wirtschaftswissenschaften Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden

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Anlagen-/Apparatebau

PROZESS-SIMULATION

Bild: ZETA

Prozess-Simulation ergänzt Engineering-Prozess Einen deutlichen Mehrwert sowohl beim Design und Engineering von geplanten als auch bei der Analyse und Optimierung von bestehenden Prozessanlagen verspricht Zeta durch die Integration der Inosim-Software in den Engineering-Prozess. Komplexe Systeme könnten dadurch wesentlich besser verstanden und verschiedene Szenarien in einer virtuellen Umgebung untersucht werden. Dadurch sei es möglich, die Designgenauigkeit zu verbessern, faktenbasierte Entscheidungen zu treffen und Kosten und Risiken zu reduzieren. Zeta betrachtet Produktionssysteme ganzheitlich mit Blick auf die Systeme selbst und deren Infrastruktur.

Wichtige Schwerpunkte legt das Unternehmen auf die Reinraum- und Gebäudetech-

nik. Das Potenzial, welches in der Produktionssimulation steckt, hat man hier längst erkannt. So sind viele Lüftungsanlagen für Reinräume in der Regel in Bezug auf die tatsächliche Belastung mit Partikeln stark überdimensioniert. Wie viele Partikelemissionen es hingegen tatsächlich gibt, hängt im Wesentlichen von der Anzahl der im Reinraum anwesenden Personen ab. Mithilfe von Produktionssimulationen wird dargestellt, wie viel Personal zu den jeweiligen Prozessschritten im Reinraum benötigt wird.

Abhängig von der Anzahl der Personen kann das Lüftungssystem nach unten reguliert werden, ohne die kritische Partikelzahl im Reinraum zu überschreiten. www.zeta.com

ROHRLEITUNGSPLANUNG

Software erfüllt jetzt die Wasserstoff-Rohrleitungs- und Pipeline-Norm

Bild: Hexagon

Caesar II von Hexagon ist, eigenen Angaben zufolge, die weltweit am häufigsten verwendete Software für die Analyse von Rohrleitungen. Jetzt gibt es die Version 14 mit vielen Neuheiten, die auf Anregungen der Nutzer eingebaut wurden. Eine der wichtigsten Neuerungen der Version 14 ist eine Antwort auf das rasche Wachstums der weltweiten Wasserstoffproduktion. Die neue Version enthält diese Änderungen: Unterstützung der Norm ASME B31.12 für Wasserstoffrohre und Rohrleitungen; Unterstützung der Standards ASCE 7-2022 und IBC-2021 für Wind- und Erdbebenbedingungen; Aktualisierung der europäischen Norm EN 13480-3:2017/A5:2022 – „Metallische

ROBUSTES KI-FÄHIGES TABLET

Bild: Getac Technology GmbH

Robustes Tablet jetzt mit Android 13

Der Nutzer des robusten Android Tablet ZX80 hat seit kurzem auch Zugriff auf die KI-Engine von Qualcomm. Der Qualcomm QCS6490-Prozessor des ZX80 liefere hohe Leistung bei geringem Stromverbrauch und eigne sich bestens für umfassende IoT-An-

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industrielle Rohrleitungen – Teil 3: Konstruktion und Berechnung“; Ergänzungen für ASME B31.1, B31.3, B31.4, B31.5 und B31.8 in den Versionen für 2022.

Version 14 unterstützt 50 internationale Rohrleitungsnormen und Berechnungsvarianten. Sie ist für den Einsatz in der Atomindustrie geeignet und erfüllt die Normen ASME NC, ASME ND, RCC-M C und D für kerntechnische Anlagen und entspricht dem Standard ASME NQA-1. Die Software ermöglicht eine Analyse von Rohrleitungen.

Gewicht, Druck, thermische und seismische sowie andere statische wie auch dynamische Bedingungen werden berücksichtigt. www.hexagon.com

ALU-PROFILSYSTEME

Beschaffung mit System

wendungen in industrieller wie gewerblicher Nutzung, sagt Hersteller Getac. Das ZX80 verfügt über 12 GB LPDDR5-Arbeitsspeicher. Android 13 ist vorinstalliert und auf künftige Android-Versionen updatebar.

Damit soll der Nutzer schnell auf neueste verfügbare KI-Funktionen zugreifen können. Das ZX80 wurde speziell für Einsätze in anspruchsvollem Arbeitsumfeld entwickelt.

Dank geringem Gewicht (590 g), weitem Temperaturspektrum (-29 °C bis 63 °C) und hellem 1.000 Nits-Display (16:10 Seitenverhältnis) ist es ideal geeignet für Arbeiten im rauen Prozessumfeld, wo hohe Leistung und Zuverlässigkeit entscheidend für den Erfolg sind.

Der Normelemente-Hersteller Ganter hat systembasierte Aluminiumprofile im Portfolio. Die eloxierten und per StrangpressVerfahren hergestellten Profile entsprechen in Abmaßen und Eigenschaften den Systemen Bosch und Item, mit schweren und leichten Varianten, verschiedenen Querschnitten, Abmaßen und Nutanordnungen.

Hinzu kommen noch Verbindungstechnik sowie Bauteile wie Abdeck- und Einfassprofile, Endkappen, Gelenke und Fußplatten. So seien Vorrichtungen, Maschinen, Anlagen oder Arbeitsplätze komplett mit den Bauteilen aus dem Hause Ganter machbar – die Beschaffung werde damit kompakter und einfacher, betont der Hersteller.

www.getac.com

www.ganternorm.com

Regionale Fachmesse Messtechnik Steuerungstechnik Regeltechnik Automatisierungstechnik Prozessleitsysteme

+ 36 begleitende Fachvorträge Der Eintritt zur Messe und die Teilnahme an den Fachvorträgen ist für die Besucher kostenlos.

BESUCHERREGISTRIERUNG

erforderlich für Einlass-Code

MEORGA MSR-Spezialmessen

Halle (Saale) Wirtschaftsregion Chemiedreieck

Mittwoch, 05. Juni 2024 von 08:00 bis 16:00 Uhr Halle Messe Messestr. 10 - 06116 Halle (Saale)

MEORGA MSR-Spezialmessen

Ludwigshafen Wirtschaftsregion Südwest

Mittwoch, 18. Sept. 2024 von 08:00 bis 16:00 Uhr Friedrich-Ebert-Halle Erzbergerstr. 89 - 67063 Ludwigshafen

MEORGA MSR-Spezialmessen

Bochum Wirtschaftsregion Rhein-Ruhr

Mittwoch, 30. Oktober 2024 von 08:00 bis 16:00 Uhr RuhrCongress Bochum Stadionring 20 - 44791 Bochum

MEORGA GmbH Jakobstr. 1a - 66763 Dillingen Telefon 06831 16523-0 Mail: info@meorga.de

MSR/Automatisierung

SENSOREN FÜR BIOREAKTOREN

Mit intelligenten Sensoren zum Fermenter 4.0 Was ist los im Reaktor? Bioreaktoren sind aus der Pharma-Branche nicht wegzudenken. Doch ihr volles Potenzial können die Fermenter nur unter idealen Bedingungen ausschöpfen. Werden smarte Sensoren zum Gamechanger für die Pharma-Produktion?

Flüssigkeitsfluss/ Konzentrationssensor Förderpumpe

Rührsystem Systemmonitor

Mittel

Gaszufuhr (Luft, O2, N2, CO2)

Temperatur Feuchtigkeit Gas-/Flüssigkeitskonzentrationen Gas-/Flüssigkeitsanalyse

Massendurchflussregler

Reaktortank

Thermomantel

Tauchbelüfter

Abwasser

Nicht nur dass, sondern auch was und wo gemessen wird, ist entscheident für die erfolgreiche Zellkultivierung im Bioreaktor.

B

ioreaktoren werden zur Kultivierung von Organismen, wie Enzymen, pflanzlichen und tierischen Zellen sowie Mikroorganismen, eingesetzt. Diese werden für die Arzneimittelforschung, die Entwicklung von medizinischen Behandlungsmethoden, klinische Versuche und die Herstellung hochwertiger Medikamente verwendet. Neben dem jüngsten Beispiel der mRNA-Impfstoffe werden in solchen Behältern auch monoklonale Antikörper zur Behandlung von Krebs, rheumatischer Arthritis und anderen Krankheiten hergestellt. Innovatoren in den Biowissenschaften gehen davon aus, dass in Zukunft auch Organ- und Muskelgewebe gezüchtet wird.

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Bild: Sensirion

Druckkontrolle Differenzdrucksensor

Ob in der Forschung, Produktion oder der medizinischen Behandlung – Bioreaktoren müssen ein perfektes Umfeld bieten, in dem sich empfindliche Mikroorganismen durch Interaktion untereinander und unter dem Einfluss der Umweltbedingungen verändern und wachsen können. Für ein ideales Zellwachstum muss die Umgebung genau kontrolliert werden. Das bedeutet einerseits, den pH-Wert und die Temperatur zu stabilisieren, und andererseits, die Zufuhr von Luft, Stickstoff und anderen Gasen sowie Nährstoffen zu gewährleisten.

Das ist kein Neuland, doch die gestiegenen Anforderungen können die Kultivierung organischer Materialien so komplex machen, dass die physiochemischen Ab-

MSR/Automatisierung

hängigkeiten der einzelnen Parameter sorgfältig abgestimmt werden müssen. Hinzu kommen der immer vielfältigere Einsatz von Bioreaktoren und das Bestreben, das Kontaminationsrisiko zu verringern und die laufenden Prozesse nicht durch die herkömmliche „Messung durch Probenahme“ zu stören.

wachung der Kultivierungsbedingungen in einem geschlossenen Kreislauf. Stabile Umgebungen sind besonders in der F&E-Phase der Arzneimittelentwicklung und bei der Massenproduktion empfindlicher Arzneimittel wichtig, da bereits kleine, kurzzeitig auftretende Abweichungen den Ertrag beeinträchtigen können.

Mithilfe modernster Sensoren mit Echtzeit-Feedback können Bioreaktoren nicht nur die Bedingungen umgehend und exakt ändern, sondern auch unerwünschte Zustände erkennen. Bei abweichenden Sollwerten löst das System automatisch einen Alarm aus und blockiert den Behälter, um Schäden vorzubeugen, bei denen teure Substanzen verschwendet würden (wie im Fall eines Überdrucks in Einweggeräten).

Schluss mit der Reaktor-Blackbox!

Bioreaktoren müssen sich an unterschiedliche Zelltypen anpassen: Bei Grippeimpfstoffen etwa variieren die Produktionsprozesse von Jahr zu Jahr, da in jeder kalten Jahreszeit Viren mit leicht unterschiedlichen Eigenschaften auftauchen. Außerdem können, wie die Pandemie gezeigt hat, von einem Tag auf den anderen große Zellmengen benötigt werden. Die Herstellung dieser mRNA-Impfstoffe erfordert nicht nur Reaktoren mit hoher Effizienz, sondern auch mit einer hohen Prozesssicherheit und Wiederholbarkeit. Diese Anforderungen gelten auch für andere Anwendungen von Bioreaktoren, die in der Massenproduktion von Arzneimitteln eingesetzt werden. Um ideale physiochemische Bedingungen zu schaffen und schnelle Anpassungen für spezifische Zellkulturen vorzunehmen, ist die Messung folgender Parameter erforderlich: pH-Wert Temperatur Luftfeuchtigkeit Gas- und Flüssigkeitskonzentration Gas- und Flüssigkeitsdurchfluss Druck im Headspace In den meisten Fällen wird die Temperatur während der Zellkultivierung bei 37 °C und die CO2-Konzentration bei 5 Prozent gehalten. In einigen Fällen müssen diese Parameter fein justiert werden, um den erforderlichen pH-Bereich zu erreichen.

Häufig bedarf es eines pH-Werts zwischen 7.0 und 7.4.

Die Stabilisierung kann eine Herausforderung sein, da mehrere Parameter wie Temperatur, Zellwachstum, Milchsäure und CO2-Gehalt gleichzeitig ausgeglichen werden. Dies kann durch sogenannte Puffer geschehen, die jede zusätzliche Säure (H+-Ionen) oder Base (OH-Ionen) neutralisieren, um den pH-Wert stabil zu halten.

Außerdem muss die Sauerstoffkonzentration präzise gesteuert werden. Für die meisten Zellkulturen wird sie bei 20 Prozent gehalten, doch gelegentlich wachsen einige Kulturen unter anderen Bedingungen besser. Dabei ist es zentral, dass der Sauerstoff effizient vom gasförmigen in den flüssigen Zustand übergeht. Dieser Transfers wird von der Temperatur, dem pH-Wert und der Begasungsrate beeinflusst. Schließlich sollte die Luftfeuchtigkeit stabil sein und in Echtzeit überwacht werden, um Ausfälle der Belüftung zu erkennen. Das Gleiche gilt, insbesondere bei Einwegreaktoren, für den Druck im Headspace, da die flexiblen Kunststoffbeutel einem Überdruck von nicht lange standhalten.

Für die idealen Bedingungen in Bioreaktoren spielen vernetzte Sensoren eine Schlüsselrolle. Mehrere intelligente Sensorsysteme für die präzise Steuerung und die akkurate Überwachung der physiochemischen Prozesse heben die Kultiviergeräte auf die nächste Stufe. Der einfachste und günstigste Weg, das Wachstum organischer Materialien zu optimieren, ist die Steuerung und Über-

Es kommt auf den Sensor an Dementsprechend werden verschiedene Sensortypen verwendet, um unterschiedliche Fehler zu erkennen. So werden Sensoren zur Überwachung der Flüssigkeitskonzentration auch eingesetzt, um zu überprüfen, ob die richtige Flüssigkeit eingespritzt wird. Das Gleiche gilt für Flüssigkeitsdurchflusssensoren, die zur Messung des gesamten abgegebenen Volumens und zur präzisen Dosierung mehrerer Flüssigkeiten eingesetzt werden, um die richtigen Konzentrationen sicherzustellen.

Dies betrifft auch Gasdurchflusssensoren. Kurz: Feedbackschleifen tragen zur Optimierung der Prozesssicherheit und -Zuverlässigkeit bei.

Darüber hinaus kann es hilfreich sein, mehrere Sensoren desselben Typs einzusetzen, beispielsweise am Einlass und Auslass des Gefäßes.

Solche „räumlichen“ Informationen ermöglichen ein besseres Verständnis der physiochemischen Prozesse in der Zellkultur.

Ein weiterer Vorteil ist die Aufzeichnung von Sensordaten in einer Datenbank. Sollte das Wachstum mangelhafte Ergebnisse hervorrufen, sorgt ein Logbuch mit allen gemessenen Parametern für Klarheit. Vor allem aus Sicherheitsgründen und zu Forschungszwecken kann es von großem Nutzen sein, auf die Datenhistorie des Kultivierungsprozesses zuzugreifen. Dank eines Trackingsystems können Bediener die Ursachen von Fehlern ermitteln und die Prozesse anpassen.

Jüngste Fortschritte bei MEMS-basierten Sensoren haben zu kompakten, stromsparenden und leistungsstarken Lösungen geführt, die sich auch für Einwegbioreaktoren eignen und im Vergleich zu herkömmlichen Bioreaktoren geringere Mengen an Wasser und Reinigungsmitteln sowie keine Reinigungs- und Wartungsprozeduren erfordern. Neben Umweltgründen zeichnen sich solche Anwendungen auch durch geringere Kosten und bessere Umsatzraten aus.

Sensirion bietet ein breites Portfolio an kompakten, leistungsstarken Sensoren, einschließlich Einwegsensoren, für die Prozesssteuerung und -überwachung in verschiedenen Arten von Bioreaktoren, die vom Pilotversuch bis hin zur kommerziellen Produktion eingesetzt werden. Die biokompatiblen Sensoren der neuen Generation können einfach in bestehende Bioreaktoren integriert werden, sodass Anwender ihre Apparate aufrüsten können, anstatt neue anzuschaffen. (dst)

Jüngste Fortschritte bei MEMS-basierten Sensoren haben zu kompakten, stromsparenden und leistungsstarken Lösungen geführt, die sich auch für Einwegbioreaktoren eignen.

PROCESS-TIPP Smarte Prozesse und vernetzte Komponenten gibt es auch auf dem Smart Process Manufacturing Kongress: 24.-24.

September 2024, VCC Würzburg. Infos und Anmeldung: www. smart-process-manufacturing.de

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Bild: BASF SE

MSR/Automatisierung

Startschuss für Ethernet APL: Nach einem erfolgreichen Test will die BASF das Ethernet auf Feldebene in der Produktion ausrollen.

AUTOMATISIERUNG MIT ETHERNET APL

Startschuss für

Ethernet im Feld

Mit Ethernet APL will die Prozessindustrie können, was in der diskreten Fertigung schon Standard ist: Endlich Ethernet bis auf die Feldebene herunter bringen und so in neue Sphären der Vernetzung vorstoßen.

Ein erster Test unter realistischen Bedingungen stimmt hoffnungsvoll – fällt jetzt der Startschuss für eine revolutionäre Technologie?

E PROCESS-TIPP Wie die Automatisierung Industrieplayern hilft, die Klimaziele zu erreichen, lesen Sie auf www.process.de/greentec unter „Alles im grünen Bereich!“

iner der weltgrößten Chemiestandorte setzt auf Ethernet APL: Die BASF plant, mit dem erstmaligen Einsatz des Netzwerkstandards in einer neuen Produktionsanlage ein neues Automatisierungskapitel aufzuschlagen. Doch zuerst steht der Technologie ein echter Härtetest ins Haus, da der Chemieriese auf einen Leistungstest unter realistischen Bedingungen bestand.

Realistisch hieß in diesem Fall mit 240 vernetzten Geräten, wie die am Porjekt beteiligten Automatisierungsexperten von ABB erklären.

Zum Einsatz kamen dafür Messgeräte von Endress+Hauser, darunter Durchfluss-, Druck-, Temperatur- und Füllstandsensoren. Sie wurden in ein System mit Pepperl+Fuchs Field Switches und einem Honeywell-Leitsystem integriert – allesamt unter Nutzung von

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Ethernet-APL und Profinet. Für den zweiten Test lieferte ABB die Steuerung, die zusammen mit den genannten Field Switches und Messgeräten getestet wurde. Die weit verbreitete Analogtechnologie 4...20 mA war bisher für die reine Prozesssteuerung aussreichend, stößt jedoch zunehmend an ihre Grenzen: Denn während die Feldgeräte längst smart geworden sind, hinkt die Vernetzung und die notwendige Konsolidierung der Daten in der Anlage noch hinterher. Eigentlich auf Feldebene verfügbare Daten stehen so faktisch dem Leitsystem nicht für die Prozessoptimierung zur Verfügung, wie am Projekt beteiligte Spezialisten betonen. „Mit diesen Tests sollte die Funktionsfähigkeit und Robustheit eines Profinet-Netzwerks via Ethernet-APL unter realistischen Bedingungen im Anlagenmaßstab

nachgewiesen werden“, erklärt Dr. Emanuel Trunzer, Automation Engineer beim Center of Technical Expertise for Automation Technology der BASF. „Dies war gegenüber den vorangegangenen Tests im Labor von entscheidender Bedeutung, um Benutzerakzeptanz und Vertrauen in diese Technologie zu schaffen. Wir Ingenieure von BASF konnten unsere Anforderungen als Anwender bei diesen Tests einbringen, die dann in einem realistischen Aufbau und Maßstab mit fast 240 Geräten plus zehn Field Switches und mehreren Leitsystemen durchgeführt wurden. Es war beeindruckend, zu sehen, dass ein 240 Geräte umfassendes System so robust und zuverlässig funktionieren kann.“ Dabei erfolgten die Testläufe mit maximaler Netzauslegung, wobei die Skalierbarkeit und Fehlertoleranz erfolgreich verifiziert und Anforderungen wie Gesamtnetzlast oder Redundanz-Umschaltzeiten erfüllt oder sogar übertroffen werden konnten.

Was bietet das Ethernet für die Feldebene?

Doch was steckt hinter der Vision vom Ethernet auf der Feldebene? APL steht für Advanced Physical Layer und beschreibt die physikalische Schnittstelle der EthernetKommunikation, die speziell für die Anforderungen der Prozessindustrie entwickelt wurde. Sie unterstützt die schnelle Datenübertragung über große Entfernungen, die Kommunikation und Energieversorgung über die gleiche Leitung sowie den sicheren Betrieb in explosionsgefährdeten Bereichen.

Dabei ist Ethernet – das in der Automatisierungspyramide auf Anlagen- und Unternehmensebene de Fakto Standard ist – die naheligende Wahl. Die Adaption auf Feldebene hat jedoch ihre ganz eigenen Tücken:

Bild: ABB

MSR/Automatisierung

Mit Ethernet APL soll endlich EthernetKonnektivität auf Feldgeräte-Ebene realisiert werden, was neue Möglichkeiten der smarten Automatisierung erschließen würde.

Vernetzt und Effizient: Mit smarter Automatisierung und Energieverteilund Managementsystemen können Anlagenbetreiber bis zu 20 Prozent der Energiekosten einsparen.

www.ProcessSensing.com Michell | Dew Point Instruments Aii | Oxygen Sensors Rotronic | Humidity Instruments Rotronic | Monitoring System LDetek | Trace Impurity Analyzers Dynament | Gas Safety Sensors Ntron | Oxygen Analyzers SST | Oxygen Sensors

Ethernet-APL bietet ein hohes Maß an Robustheit für einen äußerst zuverlässigen Betrieb. Mit dieser neuen Technologie schließt sich die bisherige Lücke zwischen Ethernet – dem seit langem gängigen Kommunikationsstandard im IT-Bereich – und Industrial Ethernet – der Variante dieses Standards für die Prozessindustrie. Doch die typischen vier- bis achtadrigen „Netzwerkkabel“ mit separater Spannungsversorgung und vergleichsweise geringer Länge eerfüllen nicht die Anforderungen, die der harte Proessindustriealltag an die Technologie stellt.

Gebraucht würde eine einfache, robuste Zweidraht-Verbindung, die die Spannungsversorgung gleich mit übernimmt und mit hoher Geschwindigkeit auch auf langen Strecken (bis zu 1.000 m) eine sichere Übertragung bis in den Ex-Bereich ermöglicht.

Die Technologie ermöglicht den Einsatz von Ethernet in der Feldebene von Prozessanlagen. Die 2-Draht-Technologie mit Energie und Kommunikation über dasselbe Kabelpaar erfüllt die Anforderungen selbst rauer Prozessumgebungen. Schnelle und digitale Datenübertragung mit hoher Bandbreite ist nun auch über große Entfernungen und in explosionsgefährdeten Bereichen möglich. Der einfache Zugriff auf Daten von Feldgeräten

Bild: Endress+Hauser

MSR/Automatisierung

Ziemlich smart: Mit Ethernet APL könnte endlich das ganze Potenzial smarter Feldgerät für die Leistystemebene erschlossen werden.

eröffnet der Prozessautomatisierung eine neue Ebene der Effizienz und Effektivität.

Die Zusammenarbeit funktioniert Für Gerd Niedermayer, Senior E+I Engineering Manager der BASF, hat sich der Aufwand ausgezahlt: „Wir haben rund fünf Jahre lang mit unseren Industriepartnern daran gearbeitet, diese Technologie voranzutreiben. Mit den erfolgreichen Tests haben wir bewiesen, dass APL einsatzbereit ist“, sagte er. „Wir wollen diese Technologie künftig in unseren neuen Produktionsanlagen in Europa einsetzen.“ Jörg Reinkensmeier, Leiter des Open Integ-

ration Partnerprogramms bei Endress+Hauser, stößt ins selbe Horn: „Die Lasttests beweisen, dass Ethernet-APL in der Praxis einsetzbar ist. Die Komponenten verschiedener Hersteller funktionieren reibungslos zusammen und die Systeme laufen zuverlässig. Wir sind stolz darauf, dass die enge Zusammenarbeit mit unseren Open-Integration-Partnern die Validierung dieser Technologie ermöglicht hat. Wir haben einen Meilenstein erreicht, um Ethernet in die Feldebene der Prozessautomatisierung zu bringen.“ Zu den Vorteilen von Ethernet-APL gehört, dass die Technologie die schnellere, nahtlose Kommunikation zwischen Feldgeräten in einer Prozessanlage ermöglicht und dabei die Eigensicherheit der Systeme unterstützt.

Zudem vereinfacht die Lösung das Engineering, die Inbetriebnahme und die Instandhaltung der Feldgeräte, sie verbessert Verfügbarkeit und Leistung und liefert besser nutzbare und aussagekräftigere Daten über die Produktionsprozesse.

Endlich kommt das Ethernet ins Feld Für Automatisierungsexperten wie ABB ein logischer Schritt, ist doch der Ethernet-Standard einer der weltweit am weitesten verbreiteten Netzwerkstandards. In der Prozessindustrie spielte der klassische „Netzwerkstecker“ bislang kaum eine Rolle, was sich mit EthernetAPL ändern soll: Durch die Integration von Ethernet-APL in das Automatisierungsumfeld können Anwender ihre Betriebe insgesamt intelligenter und zuverlässiger machen. Damit stünden die umfangreichen Daten der Feldgeräteebene endlich auf System-, Unternehmens- oder Cloudebene zur Verfügung, was ganz neue Automatisierungs- und Energiemanagementkonzepte zuließe. Ethernet-APL soll die Einfachheit einer 4–20-mA-Verdrahtung mit der Ethernet-typischen schnellen Bandbreite und Protokollunterstützung kombinieren und zugleich robust genug für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen sein. (dst)

PROCESS-INFO

Zweileiter-Ethernet auch für die Verfahrenstechnik Ethernet-APL (Advanced Physical Layer) beschreibt eine physikalische Schicht für die Ethernet-Kommunikationstechnologie, die speziell für die Anforderungen der Prozessindustrie entwickelt wurde.

Im Bereich der Informationstechnologie oder der Fertigungsindustrie ist Ethernet (mit dem bekannten „Netzwerkstecker”) längst zur Standard-Kommunikationslösung geworden, doch in der Prozessindustrie stellte die Verbindung von Feldgeräten über Ethernet bisher eine Herausforderung dar. Das soll mit Ethernet APL anders werden: Das sichere Zweidrahtkabel (inklusive Spannungsversorgung, „Power over Ethernet”) ermöglicht die nahtlose Anbindung von Feldgeräten über das Ethernet-Protokoll und vereinfacht den Aufbau leistungsfähiger Automatisierungsnetze deutlich.

Die Namur hat zusammen mit dem ZVEI eine umfassende Sammlung von Anwendungsfällen für Ethernet-APL in der Prozessindustrie herausgegeben, die das Potenzial und die Vorteile von EthernetAPL in verschiedenen Bereichen der Prozessautomatisierung hervorhebt. Sie befasst sich mit den Herausforderungen, denen die Branche gegenübersteht und präsentiert Anwendungsfälle in den Bereichen Engineering, Betrieb, Instandhaltung und intelligente Sensoren. Die Einführung von Ethernet-APL wird von APL Task Forces unterstützt, um sicherzustellen, dass es den Bedürfnissen der Endbenutzer gerecht wird. Ethernet-APL umfasst dabei als Synonym den gesamten Technologie-Stack, einschließlich Protokollen, Geräteintegration, Datenaustausch und Sicherheit. Diese Veröffentlichung ist ein Meilenstein auf dem Weg zur Digitalisierung in der Prozessindustrie und bietet wertvolle Einblicke für Endbenutzer und Anbieter.

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DURCHFLUSSMESSTECHNIK

Neuer CoriolisDurchflussmesser Der neue Coriolis-Durchflussmesser SYSSMF von Systec Controls wurde für Anwendungen entwickelt, bei denen hohe Genauigkeit, ein großer Messbereich und Prozesszuverlässigkeit gefordert sind. Im großen Messbereich misst SYS-SMF den Massedurchfluss mit der Klasse 0,2 Prozent, 0,1 Prozent bzw. 0,05 Prozent. Die Ermittlung der Dichte geschieht mit einer Unsicherheit von nur 0,1 - 0,5 g/l. Dank einer Vielzahl analoger und digitaler Schnittstellen lässt sich der SYS-SMF einfach in bestehende PLS einbinden. Mit den Fronttasten oder durch eine Infrarot-Fernbedienung lässt er sich durch den geschlossenen Glasdeckel parametrieren. Dank der Auswahl unterschiedlicher korrosionsbeständiger Stähle eignet er sich für eine Vielzahl von Fluiden. Bei einer Serienkalibrierung der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig hat das Messsystem seine Präzision unter Beweis gestellt: Die Unsicherheiten lagen bei 0,05% vom Durchfluss-Messwert. Auch die Dichtemessung ist mit 0,1 - 0,5g/l Unsicherheit hochpräzise. www.systec-controls.de

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Der Optipeak TDL600 wurde von PST für die Feuchtemessung in Erdgas entwickelt. Der Tunable-Diode-Laser-Analysator benötigt dank seiner kontaktlosen Messtechnik nur einen geringen Wartungsaufwand – selbst in anspruchsvollen Anwendungen mit sich

ändernden Methankonzentrationen und in Sauergas. Die wartungsfreie, einfache „dual-pass“ Messzelle sorgt laut Firmenangaben für zuverlässige Resultate über den kompletten Messbereich. Sie kombiniert Sensitivität mit Robustheit, ohne ein oberes Bereichslimit, das schnell zu Sättigung bei höheren Feuchtegehalten führen könnte.

Die untere Nachweisgrenze (LDL) des Messgeräts liegt bei weniger als 1 ppmV. Es hat einen Messbereich von 1 bis 1.000 ppmV und ist für explosionsgefährdete Bereiche zugelassen. Zudem stellt das kontinuierliche Laseroptimierungssystem sicher, dass der Laser immer den korrekten Wasser-Adsorptions-Peak analysiert. www.processsensing.com

MEORGA MSR-SPEZIALMESSE

Nächster Halt: Halle/Saale, 5. Juni Die Meorga veranstaltet am 5. Juni in der Halle Messe in Halle (Saale) nach dem Auftakt in Frankfurt die zweite Fachmesse für Mess-/Steuer-/Regeltechnik, Prozessleitsysteme und Automatisierungstechnik in diesem Jahr. Rund 150 Fachfirmen zeigen wieder ihr Leistungsspektrum, Geräte und Systeme, Engineering- und Serviceleistungen sowie neue Trends im Bereich der Automatisierung. 36 Fachvorträge informieren ergänzend über den aktuellen Stand der MSRTechnik. Die überwiegend regionalen Ansprechpartner freuen sich auf viele neue Kundenkontakte und den Austausch mit bestehenden Partnern. Die Messe wendet sich an Fachleute und Entscheidungsträger, die in ihren Unternehmen für die Optimie-

Bild: Meorga

Die Namur hat zusammen mit dem ZVEI eine umfassende Sammlung von Anwendungsfällen für Ethernet-APL in der Prozessindustrie herausgegeben. Die Veröffentlichung hebt das Potenzial und die Vorteile von Ethernet-APL in verschiedenen Bereichen der Prozessautomatisierung hervor.

Sie befasst sich mit den Herausforderungen, denen die Branche gegenübersteht, und präsentiert Anwendungsfälle in den Bereichen Engineering, Betrieb, Instandhaltung und intelligente Sensoren. Namur und ZVEI haben jeweils APL Task Forces eingerichtet, um die Einführung von Ethernet-APL zu unterstützen und sicherzustellen, dass es den Bedürfnissen der Endbenutzer gerecht wird. Ethernet-APL umfasst hierbei als Synonym den gesamten Technologie-Stack, einschließlich Protokollen, Geräteintegration, Datenaustausch und Sicherheit. Die Veröffentlichung ist laut der beiden Verbände ein Meilenstein auf dem Weg zur Digitalisierung in der Prozessindustrie und bietet wertvolle Einblicke für Endbenutzer und Anbieter.

Analysator misst Feuchte in Erdgas

Bild: PST

Ethernet-APL in der Prozessindustrie

GASANALYSATOR

rung der Geschäfts- und Produktionsprozesse entlang der gesamten Wertschöpfungskette verantwortlich sind. Der Eintritt zur Messe und die Teilnahme an den Fachvorträgen sind für Besucher kostenlos. www.meorga.de

SENSORWARTUNGSSYSTEM

Sensorreinigung im Baukastenprinzip

Bild: Knick

SAMMLUNG VON ANWENDUNGSFÄLLEN

Mit der Uniclean-700-Serie stellt Knick ein modulares Steuerungssystem vor, das als flexible Einstiegslösung in die automatisierte Reinigung für Sensoren installiert werden kann. Die flexibel erweiterbare Lösung ist für die Verwendung mit statischen und

Wechselarmaturen geeignet. Die Armaturen können pneumatisch oder in Zukunft auch hydraulisch angetrieben werden. Die neuen Modelle kommen ohne spezielle Steuerungsprogramme im Protos-Transmitter aus. Der Reinigungsvorgang kann durch ein einfaches Schaltsignal ausgelöst werden, z. B. über den Relaiskontakt eines Stratos Multi und Protos II oder auch durch einen einfachen Taster. Die Uniclean-700-Serie funktioniert auch herstellerunabhängig mit fremden Transmittern oder Armaturen.

Durch den modularen Aufbau lassen sich die Reinigungssteuerungen schnell an Prozessveränderungen anpassen. Achema: Halle 11.1, Stand A45 www.knick-international.com

MSR/Automatisierung

SENSORIK

CLOUD-SERVICE

CO2-Emissionen visualisieren und reduzieren Visualisierung und das Management von PCF nach klimaneutralen Standards.

Mithilfe der Datenerfassungstechnologie von Yokogawa sammelt diese Lösung automatisch Daten von Sensoren und Systemen, auch von anderen Anbietern, um die Betriebsparameter für einzelne Produkte zu bewerten und ein PCF-Dashboard zu aktualisieren. Das soll die Überprüfung der CO2Emissionen durch die Bereitstellung von Betriebsdaten als Beweismittel erleichtern.

Die Integration des Carbon Footprint Tracers und der SAP-Lösung erleichtert das Erstellen von Dashboards und Berichten, die den europäischen Emissionsgesetzen und -vorschriften, entsprechen. www.yokogawa.com

I/O-SYSTEM

Bild: Weidmüller

Passt sich Bedingungen smarter Anlagen an

Maschinen und Anlagen produzieren heute eine Vielzahl an Daten, die über die reine Zustandserfassung zur Prozesssteuerung hinausgehen. Ein dezentral installiertes I/OSystem muss eingehende Signale schnell erfassen und im genutzten Netzwerk bereit-

stellen. Nur so kann eine effiziente Übertragung an die Daten-verarbeitenden Stellen, wie Steuerungen, IPCs oder Cloudsysteme, gewährleistet werden. Weidmüller hat das I/O-System u-remote mit einem Upgrade ausgestattet. Durch die siebenmal größere Leistungsfähigkeit des neuen Rückwandbus wird die erfassbare Datenmenge pro Rückwandbus-Zyklus erhöht und die Verarbeitung und Ausgabe der Antworten gesteigert.

Durch eine höhere Auflösung lassen sich Steuerungsvorgänge synchronisieren, um die Effizienz der Gesamtanlage weiter zu steigern. Nach und nach wird die gesamte I/O-Produktfamilie von u-remote mit diesem neuen Chip ausgestattet.

Die Messung von Vergärungsgrad, Extraktund Alkoholgehalt bietet der Fermentation Monitor QWX43 von Endress+Hauser. Dank der datenbasierten Optimierung von Gärprozessen reduziert sich der Aufwand für Laboranalysen und Spindeln. Auch für die Präzisionsfermentation bietet E+H die passende Messtechnik, um eine hohe Ausbeute in biotechnologischen Verfahren sicherzustellen. Die Memosens-Technologie ermöglicht es, bei der Verfahrensentwicklung vom Labor- bis zum Großfermenter auf die gleichen Sensoren zurückzugreifen. www.endress.com

VERNETZTE AUTOMATISIERUNG

Was tut sich in Sachen Profibus & Profinet?

4.0 mit generischer oder alternativ herstellerspezifischer GSD-Datei bereit. Zudem gibt es ein FDI-Paket zur Verwendung mit allen modernen Asset-Management-Systemen und einen integrierten Webserver mit einer Bedienschnittstelle zur einfachen Inbetriebnahme und Diagnose. Über die Demonstratoren erhofft sich das Unternehmen frühzeitiges Feedback und Testergebnisse, auch in Form von Interoperabilitätstests mit verschiedenen Hostsystemen. Ethernet-APL ist noch eine sehr junge Technologie, daher arbeiten die Experten bei Krohne eng mit den Anwendern zusammen. Zum Ende des vierten Quartals 2024 sollen die ersten Ethernet-APL-Geräte vorgestellt werden.

Wie bekomme ich Daten aus einer Anlage, einer Maschine oder einem Feldgerät zu der Stelle, wo diese aufbereitet werden? Antworten auf diese Frage lieferten 60 Mitgliedsfirmen von Profibus & Profinet International (PI) auf der diesjährigen Hannovermesse.

Mittlerweile wird viel Zusatzwissen in Clouds oder in der Edge vorgehalten und die Anlieferung der Daten geschieht auf unterschiedliche Weise. Ohne Daten aus dem Feld wird es mit der Entwicklung 4.0 schwierig, wie die Profibus-Organisationen betonten: Dabei kommt es nicht nur auf das Erfassen von Daten aus einer Anlage, einer Maschine oder einem Sensor an, sondern darum, diese einer Applikation so zur Verfügung zu stellen, dass sie auch verarbeitet werden können. Wie dies in der Praxis umgesetzt wird, wurde anhand von Technologiedemos in Hannover sichtbar: So zeigte ein IO-Link-Wireless-Demonstrator, dass der Anschluss auf den letzten Metern unkompliziert gelöst werden kann. Und eine MTP-Demo veranschaulichte, wie der modulare Anlagenbau die Prozessindustrie beflügelt.

www.krohne.com

www.profibus.com / www.profinet.com

www.weidmueller.de

ETHERNET-APL-TECHNOLOGIE

Ethernet-APL-Demogeräte im Test beim Kunden Die Ethernet-APL-Technologie gilt als Revolution in der Prozessindustrie: Erstmalig wird eine hohe Datenrate (10 Mbit/s) mit Eigensicherheit für die Feldebene kombiniert. Die Technologie ermöglicht den reinen Zweileiterbetrieb inklusive Energieversorgung. Krohne war 2018 Gründungsmitglied des Ethernet-APL-Konsortiums und hat nun im Dezember 2023 ausgewählten Kunden Ethernet-APL-Demogeräte zur Verfügung gestellt. Ziel ist es, mit Ethernet-APL die Feldebene vollends zu digitalisieren. Die firmeneigenen Demonstratoren verfügen bereits über einen Großteil der Funktionen, die mit dieser Technologie möglich sind. Sie stellen die Implementierung von Profinet nach dem PA (Process Automation)-Profil

Bild: Endress+Hauser

Der OpreX Carbon Footprint Tracer von Yokogawa ist ein Cloud-Service, der CO2-Emissionen mit Daten von Messsystemen und Überwachungsgeräten berechnet. Zusätzlich bietet er Beratung zur Reduzierung von CO2-Emissionen. Für die Berechnung der CO2-Emissionen bietet dieser Service eine nahtlose Integration, und zwar mit dem SAP Sustainability Footprint Management Service und den ERP-Lösungen von SAP. Damit wird die Visualisierung und das Management des Product Carbon Footprint (PCF) auf Basis europäischer Standards ermöglicht.

Unternehmen in der Prozessindustrie können damit ihren PCF visualisieren und verwalten. Das Tool berechnet CO2-Emissionen für einzelne Produkte und ermöglicht die

Fermentationsprozesse überwachen

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Sicherheit/Ex-Schutz

RISIKOREDUKTION IN EX-UMGEBUNGEN

Denn Sie wollen sicher nicht ins Gefängnis Die Überwachung von Pumpen ist weit mehr als eine reine Schutzmaßnahme fürs Pumpenaggregat. Neben der präventiven Wartung und der Erfassung von Betriebsdaten hat die Zündquellenüberwachung besonders in Ex-Umgebungen in den letzten Jahren deutlich an Bedeutung gewonnen. Lesen Sie, warum die präzise Risikoeinstufung so wichtig ist.

VERFASST VON

Matthias Garbsch Branchenmanager Explosionsschutz & Funktionale Sicherheit Jumo

S

icherheitsexperten vom TÜV kennen das Szenario: Pumpen ohne ausreichende Standfestigkeit können schnell heiß laufen. Diese Hitze kann zu einer Explosion mit einem verheerenden Schaden in der Produktion führen. Möglicherweise bleibt das Unternehmen auf einem Teil des Schadens sitzen, wenn die Haftpflichtversicherung dem Unternehmen Fahrlässigkeit nachweisen kann. Nicht gesicherte Pumpenaggregate sind also ein hohes betriebswirtschaftliches Risiko.

Mehr noch: das verantwortliche Management begeht eine Straftat, wenn es sich nicht an die gesetzlichen Vor-

gaben hält. Oder kurz und knapp: sichere Pumpenüberwachung bewahrt die Geschäftsführung vor dem Gefängnis!

Unübersichtlicher Dschungel für Normen und Verordnungen Nur wenige Hersteller decken mit ihren Produkten und Lösungen die komplette Sicherheitskette für Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik (MSR) ab. Die zuverlässige Funktion von MSR-Einrichtungen kann durch folgende Einflüsse beeinträchtigt werden: Betriebsweise, d. h. die Fähigkeit, die Aufgaben zu erfüllen, die für den bestimmungsgemäßen Einsatz der MSR-Einrichtung erforderlich sind (ein Überfüllen zu erkennen, eine anlaufende Explosion zu stoppen, die Lüftung einzuschalten), die Prozessfehlertoleranzzeit, äußere Ereignisse, wie z. B. Überspannung, Energieausfall, Fehler gemeinsamer Ursache, wie z. B. verschmutzte Druckluft, fehlerhafte Isolation.

Damit die Handschellen nicht klicken: nicht gesicherte Pumpenaggregate sind mehr als „nur“ ein hohes betriebswirtschaftliches Risiko. Eine Straftat droht!

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Sicherheit im Produktionsablauf hat für Unternehmen oberste Priorität.

Daher gibt es zahlreiche Normen und Verordnungen, die ineinandergreifen müssen. Sie alle erfordern eine konsequente Anwendung, wie beispielsweise der Betriebssicherheitsverordnung und der TRGS 725.

Was auf den ersten Blick einfach und logisch klingt, wird komplex, sobald man sich in den Dschungel der Normen, Richtlinien, Verordnungen, technischen Regeln und Herstellerempfehlungen

Bild: ©max79im, ©arhat - stock.adobe.com

Sicherheit im Produktionsablauf hat oberste Priorität

begibt, die bei der Zündquellenüberwachung beachtet werden müssen. Relevant für dieses Thema sind die IEC/ EN 60079-xx als Normenwerk zum Thema Explosionsschutz, die DIN EN 50495 (Sicherheitseinrichtungen für den sicheren Betrieb von Geräten im Hinblick auf Explosionsgefahren) und die DIN EN 14597 (Temperaturregel- und Begrenzereinrichtung für wärmeerzeugende Anlagen). Die Betrachtung Norm DIN EN 14597 umfasst immer ein komplettes Mess- und Regel- & Begrenzersystem bestehend aus Sensor, Logik und Aktorik. Dabei werden z. B. folgende Betrachtung für die Einzelkomponenten zertifiziert: Ansprechverhalten von der Sensorik, Reaktionen (Wirkungsweisen) der Auswertelektronik, Zuverlässigkeit/Lebensdauer der Aktorik.

Hinzu kommen aus dem Bereich der Funktionalen Sicherheit die IEC/EN 61508, EN/ISO 13849 und die EN/ IEC 62061 & 61511, die TRGS 725 sowie eventuell weitere produktspezifische Normen.

Nahm früher der elektrische Explosionsschutz traditionell breiten Raum bei den Sicherheitsvorkehrungen ein, rückte in den letzten Jahren zunehmend die mechanische Komponente als potenzielle Zündquelle in den Fokus. Anwender müssen diese Hintergründe verstehen, sorgfältig beurteilen und in ihre Entscheidungsprozesse einbeziehen. Die korrekte Anwendung der Ex-Kennzeichnung und die Bewertung von SIL (Safety Integrity Level) und PL (Performance Level) stellen dabei besondere Herausforderungen dar.

Achtung: das Unternehmen ist in der Beweispflicht SIL (Safety Integrity Level) und PL (Performance Level) gewinnen in der Prozessindustrie und im Maschinenbau eine immer größere Bedeutung. Das Engineering der Zusammenschaltung von Sensor-, Logik- und Aktoreinheiten zu einer Sicherheitsmesskette wird immer mehr zum zentralen Thema bei den SIL-Berechnungen. Entscheidend ist hierbei, dass die komplette Messkette genaustens betrachtet werden muss! Denn in der Regel gilt der Grundsatz: Jeder ist als unschuldig zu behandeln, bis ihm eine Schuld nachgewiesen werden konnte. Die Beweislastumkehr dreht diese Nachweispflicht jedoch um, sodass der Beschuldigte, sollte er fahrlässig gehandelt haben, Beweise für seine Unschuld erbringen muss.

In unserem Fall gilt die Anwendung der Normen als Stand der Technik. Eine Abweichung dieser Standards bedingt die Nachweispflicht im Schadensfall. Diese Nachweispflicht beinhaltet den Beweis, besser oder gleichwertig gegenüber dem Normenstand gehandelt zu haben. Aus langjähriger Praxis ist Betreibern dringend zu empfehlen: Read the manual!

Sicherheit ja – Kopfzerbrechen nein Maschinen- und Anlagenplaner, die schon Berührungspunkte mit dem Thema „Funktionale Sicherheit“ hatten, müssen bereits festgestellt haben, wie komplex und vielfältig das Thema ist. Die Verantwortung um das Schadenrisiko, die Betreiber und Planer von Schutzeinrichtungen tragen, ist immens. Sie müssen sichere Komponenten anschaffen und stehen vor einem riesigen Berg aus Zahlen und Formeln. Am Ende wissen sie immer noch nicht, ob alles richtig berechnet ist.

Bild: Jumo

Sicherheit/Ex-Schutz

Temperaturüberwachung eines Pumpenlagers (Hinweis: Die Stirnseite der Welle wurde lackiert, um einen besseren Reflektionsgrad zu erreichen. Temperaturen der radialen Flächen sind deshalb ggf. verfälscht.)

Dass es auch einfacher geht, zeigt Jumo Safety Performance. Unter diesem Markennamen sind alle JumoProdukte und -Dienstleistungen zu den Themen SIL und PL zu finden. Damit bietet Jumo seit Jahren ein zertifiziertes Kompaktsystem für die funktionale Sicherheit nach SIL und PL, eine Berechnung ist nicht erforderlich.

Es ist auch für Atex-, IECEx- und EAC-Anwendungen sowie die Maschinenrichtlinie geeignet. Jumo gewährleistet norm- und rechtskonforme Sicherheit, kurzum: Es ist ein komplettes Sicherheitssystem bestehend aus Sensor, Logik und Relais-Ausgang zur Betätigung des Aktors aus einer Hand.

Die Anwendung der vorgestellten technischen Regeln und Normen in Kombination mit den gesamten Systemzertifizierungen von Jumo Safety Performance bei der Pumpenüberwachung kann zu einer anderen Art der Fehlerbetrachtung führen. Denn durch diese Komplettlösung können bis zu 45 Prozent der systematischen und systemrelevanten Fehler vermieden werden. (kem)

PROCESS-TIPP

Aus langjähriger Praxis ist Betreibern dringend zu empfehlen: Read the manual!

Treffen Sie die JumoExperten auf der Achema 2024 in Frankfurt (10.-14. Juni) in Halle 11.1, Stand E43.

Save the Date: Der Autor sorgte mit dem Beitragsthema u. a. auf dem PROCESS Pumpen-Forum 2023 für Aufmerksamkeit. Das nächste Pumpen-Forum findet am 19./20. November 2024 in Würzburg statt: pumpen-forum.de

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Strömungstechnik

VALVE ON A CHIP

Kann ein Magnetventil ohne Sensor auskommen?

Ein neues Verfahren ermöglicht, Ventile und Schließvorrichtungen völlig ohne zusätzliche Sensoren frei anzusteuern. Ein Metallkolben, ein winziger Chip und kleine Stromimpulse – das ist alles, was die Antriebstechniker der Universität des Saarlandes für ihre nachhaltige und kostengünstige Technologie benötigen.

S

PROCESS-TIPP Top-Trends der Fluidik zur Achema 2024: Unser Dossier zeigt die aktuellen Entwicklungen in Sachen Pumpen, Kompressoren und Armaturen auf www.process.de/ whitepaper

ie schließen, öffnen, dosieren oder mischen: Magnetventile kommen millionenfach zum Einsatz, sei es in automatischen Schließsystemen für Türen, in Geschirrspülern, Heizungs- und Druckluftanlagen oder in der industriellen Produktion etwa von Lebensmitteln.

Sie sind an sich zwar schnell und zuverlässig, aber meist auch ziemlich unflexibel: Sie können standardmäßig „auf“ und – oft recht hart im Anschlag – „zu“. Sollen sie sich jedoch langsam oder besonders schnell öffnen, eine bestimmte Stellung halten oder soft und geräuschlos am Anschlag landen, wird es teuer: In diesem Fall müssen zusätzliche Sensoren rein in das System, was den Einbau von Technikkomponenten samt Kabelaufwand nötig und die Sache kompliziert macht.

Im Betrieb verbrauchen diese Sonderanfertigungen dann mehr Strom. Soll eine Schließvorrichtung dabei eine Stellung halten, wie „auf“ oder „zu“ – wie bei mancher Brandschutztür – kann dies permanenten Stromverbrauch bedeuten, wobei in Summe einiges zusammenkommt.

Bild: © Oliver Dietze

Ein Mikrochip enthält die gesamte Technologie, um Ventile und Schließvorrichtungen ohne zusätzliche Sensoren frei anzusteuern. Doktorand Niklas König (Foto) forscht an diesem Verfahren.

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Komplett ohne weitere Sensoren kommt das nachhaltige Verfahren aus, das die Forschungsgruppe von Professor Matthias Nienhaus an der Universität des Saarlandes entwickelt hat. Vor allem bei Systemen, die ansonsten permanent Strom brauchen, um eine Position wie „auf“ oder „zu“ zu halten, kann es den Energiebedarf minimieren helfen.

Alles, was das Verfahren benötigt, ist ein magnetisch leitfähiger Metallbolzen in einer Spule aus gewickeltem Kupferdraht und einen kleinen Mikrochip: „Wir brauchen nichts Zusätzliches. Wir nutzen nur die Originalkomponenten eines einfachen Hubmagneten“, erklärt Matthias Nienhaus. Das macht die Technologie auch in rauer Umgebung einsatzfähig. „Hier kommen Systeme, die auf Sensoren angewiesen sind, oft an ihre Grenzen, etwa wenn Öl oder Bremsflüssigkeiten ins Spiel kommen“, sagt der Antriebstechniker.

Was die Elektrizität verrät Allein, indem sie den Strom auswerten, der durch die Spule fließt, um den Ventilkolben zu bewegen, erkennen die Saarbrücker Forscher die Lage des Kolbens und können diesen schnell und zielsicher ansteuern. Der Strom selbst liefert den Ingenieuren alle hierzu nötigen Informationen. „Wir überwachen hierfür die Induktivität.

Dafür nutzen wir den zeitlichen Stromverlauf in der Wicklung, d. h. wir messen Spannung und Strom, schauen uns Schwankungen über einen bestimmten Zeitraum an, werten diese aus und beobachten darüber den magnetischen Zustand“, erklärt Doktorand Niklas König, der im Rahmen seiner Doktorarbeit bei Matthias Nienhaus an diesem Verfahren forscht.

Der magnetische Zustand und damit die Stromschwankungen verändern sich je nachdem, wo sich der Kolben gerade befindet. „Dadurch wissen wir immer genau, wo er steht. Diese Lageerkennung macht es uns gleichzeitig möglich, den Bolzen effektiv und positionsgenau anzusteuern“, erklärt Niklas König. Die Antriebstechniker können den Kolben nach Belieben langsam oder sehr schnell bewegen – oder zwar schnell, aber kurz vor dem Anschlag soft. Dafür haben die Forscher Bewegungsabläufe modelliert und können mithilfe intel-

Strömungstechnik

ligenter Algorithmen die Kolbenstellungen individuell programmieren.

Auch lässt sich so überwachen, ob eine bestimmte Stellung des Bolzens eingehalten wird, also zum Beispiel, ob das Ventil auch wirklich zu ist, was eine integrierte Sicherheitsüberprüfung möglich macht. Dies alles erweitert zugleich die möglichen Anwendungsbereiche der Technik.

Ventile halten ohne Sensor die Stellung Es ist ein elegantes Verfahren, das zugleich kostengünstig ist. „Unsere Technologie funktioniert aus einem Guss samt der dazu gehörenden Mikroelektronik“, erläutert Matthias Nienhaus. Der Chip, den sie entwickelt haben, enthält die gesamte patentierte Technologie und übernimmt zentrale Teile der Ansteuerung. Er lässt sich verhältnismäßig leicht einbauen und der Strombedarf ist relativ gering. „Im Gegenteil lässt sich hierdurch Strom einsparen.

Während bei ungeregelten Systemen etwa das Halten eines Zustands permanent Bestromung bedeutet, was auch Akkus und Batterien schnell entleert, genügt hier für die richtige Stellung ein Stromimpuls. Für das Halten selbst benötigen wir nur minimale Energie“, erklärt er.

Hinter all dem steht eine ausgeklügelte Technik. So sind etwa die Signale, die die Forscher aus der Spule erhalten, für sich gesehen alles andere als aussagekräftig, vielmehr sind sie stark verrauscht. „Wir glätten diese

„Während bei ungeregelten Systemen etwa das Halten eines Zustands permanent Bestromung bedeutet, was auch Akkus und Batterien schnell entleert, genügt hier für die richtige Stellung ein Stromimpuls. Für das Halten selbst benötigen wir nur minimale Energie.“ Prof. Matthias Nienhaus, Universität Saarland

Signale mithilfe einer eigens entwickelten, patentierten Methode“, sagt Nienhaus. Die Antriebstechniker filtern die eigentlichen Messsignale heraus. „Man kann es in etwa damit vergleichen, als würde man bei einer Autofahrt, bei der der Wagen mal schnell, mal langsam fährt, ständig die mittlere Geschwindigkeit berechnen“, verdeutlicht Nienhaus. Aus den Ergebnissen können die Forscher präzise rückschließen, wo der Bolzen in der Wicklung steht. „Es entsteht ein praktisch unverrauschtes Messsignal. Und dieses können wir nutzen, um den Bolzen zu positionieren, sogar noch ein Stück außerhalb der Spule“, erläutert er. (dst)

ALLES EINE SACHE DER EINSTELLUNG SCT AutoAdjust Mit SCT AutoAdjust ganz einfach die Statorklemmung einer Exzenterschneckenpumpe automatisiert auf den optimalen Betriebspunkt einstellen. Per Fernzugriff aus der Leitwarte, lokal über den SEEPEX Pump Monitor oder der App werden Lebenszykluskosten auf Knopfdruck reduziert. y Beste Förderleistung und Produktivität durch stets optimalen Betriebspunkt y Effizienzsteigerungen durch sofortige Anpassung an veränderte Prozessbedingungen y Einfache Integration in die Prozessinfrastruktur SEEPEX GmbH | T +49 2041 996-0 | www.seepex.com

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Bild: Bilfinger

Alles muss man selber machen? Von wegen! Industriedienstleister wie Bilfinger unterstützen Betreiber auch mit Know-how im Rohrleitungsbau.

PUMPS & VALVES

Trotz Krisenstimmung: Gepumpt wird immer!

Die Chemie kriselt, doch Pumpen- und Armaturenhersteller geben sich den Umständen entsprechend zuversichtlich. Aller Krisen zum Trotz – gepumpt werde schließlich immer. Welche drei Megatrends jetzt die Fluidik beflügeln sollen, lesen Sie hier…

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VERFASST VON

Dominik Stephan Redakteur PROCESS

enn der VDMA 2024 für die Industriearmaturen ein kleines Umsatzplus von drei Prozent verzeichnet, klingt das erst einmal nicht schlecht. Doch abgerechnet wird am Schluss. Sobald man die inflationsgetriebenen Preis- und Kostensteigerungen einpreist, steht plötzlich unter dem Strich ein Minus von sechs Prozent im Jahresvergleich. „Das Umsatzwachstum im Jahr 2023 ist – ähnlich wie im Vorjahr – vor allem der Inflation geschuldet“, erklärt dementsprechend Dr. Laura Dorfer, Geschäftsführerin des VDMA-Fachverbandes. „Vor dem Hintergrund der weiter verhaltenen Konjunktur in Deutschland und Europa sehen sich die Industriearmaturenhersteller mit einer Vielfalt an Herausforderungen konfrontiert. Unsere Mitglieder leiden zudem unter einem Übermaß an Regulierung und bürokratischen Hemmnissen. Der Mangel an qualifiziertem Fachpersonal wird ebenfalls immer spürbarer.“

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Und trotzdem will die Branche von einem Fehlstart ins Achema-Jahr nichts hören: Die Fachmesse Pumps & Valves Ende Februar in Dortmund jedenfalls meldet eine Rekordbeteiligung von 5.612 Fachbesuchern. Allerdings sind diese nicht alleine an der Fluidik interessiert. Mit der parallel stattfindenden Maintenance ist das Dauerbrenner-Thema Instandhaltung Teil des Events, Überschneidungen in die Welt der Pumpen und Armaturen selbstverständlich nicht ausgeschlossen. Dabei sind es insbesondere drei Megatrends, die den Absatz der Fluidik beflügeln sollen, auch wenn es bei den Betreibern im Getriebe knirscht.

Effiziente Pumpen und Armaturen Schließlich bleiben Fluidikprozesse, Krise hin, Krise her, in der Industrie unerlässlich – und das gelte eben auch für die angekündigten Transformationsprojekte mit

Strömungstechnik

Instandhaltung proaktiv Denn Schäden gehen hier schnell ins Geld: Fällt eine Pumpe oder ein Ventil aus, muss selten einfach „nur” ein Aggregat teuer ersetzt werden. Häufig kommt in Folge

Nicht nur clever, sondern smart: Dank digitaler Überwachung lassen sich auch verteilte Aggregate (wie hier in einem bayrischen Pumpwerk) sicher im Blick behalten. Hier hilft der Multisensorknoten Vibdot von Bestsens, Echtzeitdaten zu sammeln und Warnmeldungen bereitzustellen.

Bild: Bestsens

ihren Multimilliarden-Investitionen. Von diesem Kuchen hätten die Hersteller gerne auch ein Stückchen, wie Dr. Dorfer betont: „Grundsätzlich ist die Armaturenindustrie gut aufgestellt und bietet für Zukunftsthemen wie die Energiewende, Wasserstoff, sauberes Wasser und Kreislaufwirtschaft die richtigen Lösungen. Wir rechnen vor diesem Hintergrund mit einem schwachen ersten Halbjahr mit Blick auf den Umsatz, setzen aber auf eine Besserung in der zweiten Jahreshälfte 2024. Für das Gesamtjahr 2024 kalkulieren wir mit einer Stagnation“, prognostiziert die Fachverbands-Geschäftsführerin.

Denn die Prozessindustrie muss sparen – deswegen lassen die Pumpen, Armaturen und Fluidikhersteller keine Gelegenheit aus, zu betonen, welche Effizienzpotenziale sich durch den konsequenten Technologieeinsatz heben lassen. Von energieeffizienten Aggregaten über vernetzte Armaturen bis zur vorausschauenden Wartung will die Strömungstechnik die schlummernden Effizienzpotenziale wach küssen, scheint es. Insbesondere die Instandhaltung, hoffen Hersteller und Betreiber, könnte von einer vollvernetzten Fluidik profitieren und ganz nebenbei ihr Fachkräfteproblem adressieren.

eines Ausfalls die gesamte Produktionskette zum Erliegen, wobei jede Minute Stillstand bares Geld vernichtet. Geht man von einem durchschnittlichen Lebenszyklus einer Pumpe von zehn Jahren aus, läppern sich solche, für sich betrachtet, seltenen Einzelereignisse zu einem erheblichen Kostenblock.

Zum Glück kennen erfahrene Komponentenhersteller und Anlagenbetreiber sehr genau, warum etwa Pumpen typischerweise ausfallen und wie sich Unwuchten, Fehlausrichtung der Antriebswellen, strukturelle Resonanz,

Proportionales Dosieren und Mischen in der Trink- und Brauchwasseraufbereitung

LDT Dosatron Water Line Proportionaldosierer Zudosierung von 0,03 bis 25% und Volumenströme von 10 bis 30.000 l/h

Die stromlose Dosierpumpe mit Antrieb durch Wasserkraft

Lösungen für ihre Dosieraufgaben mit Produkten von Dosatron, Iwaki, Etatron und Doseuro Seit 25 Jahren Spezialist für stromlose Proportionaldosierer und elektrische Dosierpumpen Lieferung ab Lager innerhalb kürzester Zeit

Zertifiziert nach NFS und ACS Zur Pflege und Desinfektion von Leitungsnetzen, Filterund Osmoseanlagen Zur Bekämpfung von Legionellen

DOSIEREN, MISCHEN UND PUMPEN OHNE STROM

LDT Dosiertechnik GmbH | Vierenkamp 8a | 22453 Hamburg | Tel.: 040 / 55 28 960-0 | Mail: mail@ldt.info | www.ldt.info

Bild: Wangen Pumpen

Strömungstechnik

Gehören mittlerweile zu Atlas Copco, bieten aber weiter höchste Reinheit: Die HylinePumpen von Wangen sind für hygienische Anwendungen optimiert.

Getriebeverschleiß, Kavitation und vor allem Schäden am Lager frühzeitig bemerkbar machen. Da sich solche Anomalien frühzeitig erkennen lassen, versuchen Hersteller heute in nahezu jedes vorstellbare Bauteil noch einen Sensor dazu zu quetschen. Pumpen, Kompressoren, Lager, ja selbst scheinbare B-Teile wie Dichtungen kommen auf diese Weise mit eingebautem Ohr an der Schiene der Produktion.

Vernetzung und KI Doch mit dem Erfassen von Messwerten, Sensordaten und Zuständen alleine ist es natürlich nicht getan: An-

Schäden gehen schnell ins Geld: Fällt eine Pumpe oder ein Ventil aus, muss nicht nur ein Aggregat teuer ersetzt werden. Häufig kommt die gesamte Produktionskette zum Erliegen.

schließend analysiert, interpretiert und visualisiert eine Software die erfassten Daten, wobei nicht selten künstliche Intelligenz und Machine Learning eingesetzt werden. Werden Muster erkannt oder Abweichungen festgestellt, kann nicht nur ein Alarm ausgegeben werden, sondern bestenfalls auch gleich ein Hinweis auf die Ursache und mögliche Reaktionen gegeben werden.

Damit – so ein weiteres Versprechen der Ausrüster – ließe sich die Überwachung und Auswertung der ohnehin bereits von den smarten Feldgeräten digitalisierten Daten natürlich auch in eine Herstellercloud auslagern und von diesem als Service betreiben. Dass das vom Betreiber ein gehöriges Maß an Vertrauen erfordert, ist allerdings auch klar. Daran scheitern gut gemeinte Digitalisierungsprojekte ähnlich häufig wie an der insulären Struktur der zahlreichen Herstellerclouds.

PFAS-Verbot bedroht die Dichtung Und dann ist da noch das drohende PFAS-Verbot, das wie ein Damoklesschwert über der Branche hängt. Denn die EU hat – auf Drängen unter anderem Deutschlands und der Niederlande – den menschengemachten Fluorverbindungen den Kampf angesagt und würde die so genannten Ewigkeitschemikalien am liebsten per Verbot vom Markt nehmen. Ein entsprechender Vorschlag, der ein faktisches Pauschalverbot bedeuten würde, wurde der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA) im Januar 2023 vorgelegt. Der Industrie schmeckt das wenig, wären doch nicht nur Alltagsgegenstände wie Funktionsjacken und Teflonpfannen betroffen, sondern etwa auch die besonders für Dichtungen genutzten Elastomermaterialien. Laut VDMA-Präsident Karl Haeusgen werfe ein Generalverbot von PFAS Europa um Jahrzehnte zurück und hätte erhebliche Auswirkungen auf die gesamte Industrie, deren Innovationsfähigkeit, den Wirtschaftsstandort Europa und das Erreichen von Umwelt- und Klimaschutzzielen des EU-Green Deal. Denn; Ohne PFAS kein Windrad, kein Energiespeicher, kein E-Auto, keine Halbleiter. Die Industriechemikalien besitzen herausragende technische Eigenschaften, sind wasser-, schmutz- und/oder fettabweisend und spielen in vielen technischen Prozessen, etwa bei der Herstellung von Dichtungen, Schläuchen, Armaturen sowie Pumpen eine wichtige Rolle. (dst)

PROCESS-INFO

Predictive vs. Preventive – was ist eigentlich der Unterschied?

Die vorausschauende Instandhaltung unterscheidet sich grundlegend von der vorbeugenden Instandhaltung: Während die vorbeugende Instandhaltung auf die durchschnittliche oder erwartete Lebensdauer von Maschinen und Anlagen abzielt, stützt sich die vorausschauende Instandhaltung auf den tatsächlichen Zustand dieser Geräte.

Im Falle eines ungeplanten Ausfalls müssen bei der vorbeugenden Instandhaltung oft erst Ersatzteile bestellt werden, was zu Verzögerungen führen kann. Zudem stellt sich die Frage, ob das Wartungsteam überhaupt genügend Zeit hat, um schnell zu reagieren.

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Die klassische reaktive Wartung reduziert zwar die Wahrscheinlichkeit von Ausfällen, ist jedoch in Bezug auf Kosten und Zeit ineffizient. Hier wird erst eingegriffen, wenn das Problem bereits aufgetreten ist („das Kind ist schon in den Brunnen gefallen“).

Predictive Maintenance hingegen ermöglicht es, Ersatzteile rechtzeitig zu bestellen, Reparaturen zu planen und Maschinenausfälle zu vermeiden. Dadurch werden Zeit-, Personalund Materialaufwand reduziert. Ein weiterer Vorteil ist, dass bei der vorbeugenden Instandhaltung oft Teile ausgetauscht werden, die noch in einwandfreiem Zustand sind.

Strömungstechnik

KUGELHÄHNE

SCHLÄUCHE UND ROHRE

Vielseitige und standfeste Chemie-Armaturen

Die Kugelhähne Gemü BB0F decken aufgrund ihrer Konfiguration sowie ihrer Aufbau- und Antriebsvarianten eine Vielzahl von Applikationen der chemischen Industrie ab: In der Standardversion sind die medienberührten Sitzdichtungen aus PTFE mit

www.gemu-group.com

STELLANTRIEBE

Smarter Stellantrieb bekommt Ex-Variante

VAKUUM

weise eignet sich der Profox-X außerdem perfekt für engste Platzverhältnisse, zum Beispiel in Skids. Der drehzahlregelbare Motor erlaubt kurze Stellzeiten und hohe Positioniergenauigkeit.

speziell für die Rezirkulation von überschüssigem Wasserstoff in Brennstoffzellen entwickelt: Die Aggregate rezirkulieren den Wasserstoff mittels Klauen-Kompressortechnologie trocken und berührungsfrei.

Durch ihren intelligenten variablen Drehzahlantrieb kann der Volumenstrom an den tatsächlichen H2-Bedarf der Brennstoffzelle angepasst werden, wodurch ein hoher Wirkungsgrad erreicht wird. Diese Rezirkulationsgebläse sind kompakt und leistungsstark, was sie ideal für die direkte Integration in Brennstoffzellensysteme macht. Ihre kompakten Abmessungen erlauben es, sie in eine Vielzahl von Anwendungen zu integrieren, ohne dass viel Platz benötigt wird. www.buschvacuum.com

www.leybold.com

H2-Rezirkulationsgebläse mit Tüv-Segen Bild: Busch Vacuum Solutions

Spezialisten für Dichteprüfung und Vakuumprozesse Aprotec ist ein Systemlieferant, der in enger Zusammenarbeit mit Vakuumspezialist Leybold schlüsselfertige Anlagen für Anwendungen im Sonderbau liefert. Das Ergebnis sind eigens für Prozesse wie etwa Vakuum, Überdruck, Temperatur oder Gase ausgelegte Lösungen vom Labormaßstab bis zur industriellen Produktion, wobei Methoden wie die Helium-Dichtigkeitsprüfung eingesetzt werden. Dabei spielen die bewährten Leckdetektoren Phoenix Quadro und Phoenix Vario mit ihren hohen Nachweisempfindlichkeiten eine wichtige Rolle. Leybold verfügt über ein hohes Maß an Erfahrung mit Kristallziehprozessen und kann die dafür geeigneten Vakuumpumpen liefern: So sind die trockenen Schraubenpumpen der Reihe Varodry nicht nur preislich attraktiv, sondern auch komplett ölfrei, erklärt der Hersteller. Wegen ihres Zahnriemenantriebs kommen sie ohne Getriebeöl aus, sodass kein Risiko der Kontaminierung durch Ölrückströmungen von der Vakuumpumpe zur Vakuumkammer besteht.

www.profox.auma.com

GEBLÄSE

Spezielle Medien benötigen die passende Technologie – aus diesem Grund bringt Busch Vacuum Solutions das nach eigenen Angaben erste Tüv-zertifizierte WasserstoffRezirkulationsgebläse auf den Markt. Die Mink-MH-Rezirkulationsgebläse wurden

In Laborgeräten und Anlagen für chemische und pharmazeutische Anwendungen geht es oft eng zu. Kompakte Abmessung erfordern maximale Effizienz bei der Verlegung von Kabeln und Schlauchleitungen. Platzsparende Lösungen dafür bietet das Düsseldorfer Ingenieurbüro Bormann & Neupert mit den Schlauchklemmen Herbie Clips und Ezyclik des britischen Herstellers HCL. Die Systeme ermöglichen, Leitungen ökonomisch zu verlegen, Knickstellen zu vermeiden und die Standzeiten von Schläuchen zu verlängern. www.bormann-neupert.de

Bild: Auma

Explosionsgefährdete Atmosphären sind insbesondere in der Chemie und Petrochemie Alltag – als Reaktion darauf erweitert Auma die smarten Stellantriebe der Baureihe Profox um eine explosionsgeschützte Version, die auch für Anwendungen in der Wasserstoffwirtschaft perfekt geeignet sein soll. Die X-Variante sind gemäß Atex und IECEx für die höchste Gasgruppe IIC T4 zertifiziert, zu der auch Wasserstoff gehört. Wie bei der Standard-Baureihe, umfasst das modulare Plattformkonzept Dreh-, Schwenkund Linearantriebe für kleine bis mittlere Drehmomente und Hübe. So finde sich eine passende Automatisierungslösung für nahezu jede Art von Armatur, ist man bei Auma überzeugt. Dank seiner kompakten Bau-

Bild: Bormann & Neupert

Bild: Gemü

Glasfaserverstärkung (reinforced PTFE) gefertigt. Dadurch zeichnen sie sich durch eine hohe Materialbeständigkeit bei wechselnden Medien aus und ermöglichen ein breites Einsatzspektrum. Die Edelstahlkugelhähne eignen sich für den Einsatz in Anwendungen mit Temperaturen von -40 °C bis 220 °C. Durch sein zweiteiliges Gehäuse besitzt der Kugelhahn nur eine Verbindungstelle und garantiert zuverlässige Dichtheit. Standardmäßig ist die Armatur in Fire Safe nach API 607 und DIN EN ISO 10497 ausgeführt.

Zur neuen Baureihe Gemü BB0F gehört der manuelle Kugelhahn Gemü B2F, der pneumatische Gemü B4F sowie die elektromotorisch betriebenen Gemü B6F.

Platzsparende Schlauchbefestigung

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Verfahrenstechnik

BIOKRAFTSTOFF AUS ABFALL

Nebenjob für die Biogasanlage

Per Dekanter zum Biosprit aus organischen Reststoffen: Biomüll geht in die Luft – das ist zumindest die Vision von Bisviridi. Das Tochterunternehmen des britischen Biogas-Spezialisten Biotech4 will Öl- und Fettabfälle in Rohöl für Biokraftstoffe umwandeln. Die Verfahrenstechnik spielt dabei eine entscheidende Rolle.

B VERFASST VON

Dominik Stephan Redakteur PROCESS

ei „Zurück in die Zukunft“ funktioniert es schon, das Fahren mit Abfällen. Im Kinofilm wirft der schrullige Erfinder Doc Brown einfach Müll in den „Mr. Fusion“ getauften Reaktor, der die in einen Delorean eingebaute Zeitmaschine antreibt. Das Jahr 2015, in dass die Protagonisten so reisen, kam und ging und noch immer wird Benzin aus Naphtha gewonnen. Unterwegs dank Abfall, bleibt bis auf Weiteres eine Vision – doch das könnte sich ändern.

Nichts weniger als die „Revolutionierung der Biokraftstoffproduktion“ soll die neue, patentierte Verfahrenstechnik des englischen Unternehmens Bisviridi ermög-

lichen. Durch eine clevere Kombination von anaerober Vergärung und Trenntechnik, schafft es das Unternehmen (eine Tochter der Biotech4-Gruppe, dem führenden Betreiber von Biogasanlagen in Großbritannien), aus Reststoffen eine Art Bio-Rohöl zu erzeugen. Dieses kann anschließend zu nachhaltigem Flugkraftstoff raffiniert werden, was den Dekarbonisierungszielen der Luftfahrtindustrie entgegenkommt und einen neuen Markt für Biogasanlagenbetreiber erschließt, so die Verfahrensentwickler. „Die Schwankungen der Ölpreise in den letzten Jahren und die Notwendigkeit für große Biodieselunterneh-

Bild: Alfa Laval

Ein patentierter anaerober Vergärungsprozess zur Ölextraktion mithilfe des Alfa-Laval-Prodec-Oil-Plus-Dekanters ist das Ergebnis der Partnerschaft zwischen Bisviridi und Alfa Laval.

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Verfahrenstechnik

Bild: © Corona Borealis - stock.adobe.com

men, neue Quellen für nachhaltige Altölströme zu finden, haben uns veranlasst, eine Möglichkeit zur Nutzbarmachung dieser Abfälle zu entwickeln und die Produktion unseres Unternehmens bei gleichzeitiger Steigerung von Einnahmen und Nachhaltigkeit zu diversifizieren“, erklärt Lee Dobinson, Chief Commercial Officer von Bisvirid. Dabei nutzen die Briten den ProdecOil-Plus-Dekanter der Trenntechnik-Spezialisten Alfa Laval, der für eine effiziente Ölabscheidung ausgelegt ist.

Biokraftstoff aus Restölen, Abfällen und Biomasse Der Dekanter, eine Schlüsselkomponente im BisviridiProzess, soll sich nahtlos in nahezu jede Biogasanlage integrieren lassen: Der Apparat wird noch vor der Methanerzeugung eingesetzt, um Öle und Fette aus den organischen Abfällen zu extrahieren. Die zurückbleibenden festen Bestandteile werden wieder in die Vergärung zurückgeführt, wodurch die Auswirkungen auf die Biogasproduktion minimal sind. Und nicht nur das: das auf diese Weise gewonnene „Rohöl“ ist sauber genug, um in Raffinerien zu Biokraftstoffen (etwa für die Luftfahrt, so genannte Sustainable Aviation Fuels, kurz SAFs) weiter verarbeitet zu werden.

Das schafft nicht nur einen möglichen Ausgangsstoff für „grünes“ Flugbenzin, sondern auch ganz neue Einnahmequellen für Biogasanlagenbetreiber, sind die Entwickler bei Alfa Laval überzeugt. Die schwedischen Trenntechnik-Experten haben besonderen Wert auf einen einfachen Betrieb und unkomplizierte Instandhaltung gelegt, was die Amortisationsdauer kurz halten soll.

Der auch als Plug-and-Play-Skid erhältliche Dekanter kann bis zu 300 Liter Öl aus der Biogasproduktion extrahieren – ganz nebenbei.

Die anaerobe Vergärung ist ein Verfahren zur Gewinnung von methanreichem Biogas und Dünger aus Lebensmittelabfällen unter Luftabschluss. Die Abfälle werden zunächst zu einem flüssigen Brei verarbeitet und dann in die Vergärungsanlage gepumpt. Hier ernähren sich Bakterien von den organischen Abfällen und zersetzen sie, wobei Biogas entsteht. Das Biogas wird aufgefangen und als Brennstoff zur Erzeugung von erneuerbarem Strom und Wärme in Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK) verwendet oder gereinigt und direkt in das Gasnetz eingespeist. (dst)

PROCESS-TIPP Wer rettet die Welt?

Wasserstoff, grüner Strom oder die Kreislaufwirtschaft? Unser GreenTEC-Podcast mit Fabian Schega, Leiter der Energy Division bei Alfa Laval Mid Europe, verrät es auf www.process.de/ podcast!

INDUSTRIEKÄLTEANLAGEN

TIEFTEMPERATURTECHNIK

KÄLTETECHNIK FÜR EXTREME EINSATZFÄLLE

STEUERUNGSTECHNIK

PROCESS-INFO

Fliegen in grün: Was steckt hinter Sustainable Aviation Fuels?

Nachhaltiges Flugbenzin, auch Sustainable Aviation Fuels (SAFs) genannnt, spielt eine entscheidende Rolle bei der Reduzierung der Klimaauswirkungen der Luftfahrt. Diese Kraftstoffe werden aus nicht-fossilen Rohstoffen hergestellt und tragen dazu bei, den CO₂Ausstoß zu verringern. Es gibt zwei Hauptkategorien von SAFs: Biokraftstoffe: Diese werden aus Biomasse gewonnen und sind eine nachhaltige Alternative zu herkömmlichem Kerosin.

Synthetische Kraftstoffe: Diese entstehen durch die Umwandlung von erneuerbaren Energien und CO₂.

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H2O-TECHNOLOGY

L&R Kältetechnik GmbH & Co. KG Hachener Straße 90 a-c 59846 Sundern-Hachen Tel. 02935 9652 0 info@lr-kaelte.de www.lr-kaelte.de

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Verfahrenstechnik

RECYCLING UND KREISLAUFWIRTSCHAFT

Zwischen chemischem Recycling und Batterieschrott Weggeschmissen wird immer – sollte man denken. Dabei tobt auch bei Recyclern, Wiederverwertern und Kreislaufwirtschafts-Experten ein knallharter Preiskampf um Rohstoffe, Effizienz und Materialkosten. Nun soll das bekannte mechanische Recycling durch chemische Verfahren Aufwind bekommen.

Müll oder Rohstoff? Wenn die mechanisch-thermische Verwertung an ihre Grenzen gerät, schlägt die Stunde des chemischen Recyclings.

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für Energie und Kraftstoffe, Straßenmaut, Ersatzteilen und Wartungsarbeiten unter einem enormen Kostendruck. „Um die Krise als Chance zu verstehen, muss die Recycling- und Entsorgungsbranche jetzt alle Anstrengungen auf eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft ausrichten. Das bedeutet auch, dass wir unsere Recyclinganlagen, Fahrzeugparks und Arbeitsprozesse – wo immer das noch möglich ist – verstärkt auf Effizienz und Qualität trimmen müssen“, betont Rehbock.

Kunststoff-Recycling mit Luft nach oben So werden etwa die Prozesse zum Kunststoffrecycling kontinuierlich leistungsfähiger und ergänzen sich, wie

Bild: © RHJ - stock.adobe.com

N

icht einmal auf den Müll ist noch Verlass, scheint es: „Bei Altpapier und Schrott erleben wir geringere Sammelmengen, eine nachlassende Nachfrage, steigende Lagermengen und sinkende Preise“, klagt etwa Eric Rehbock, Hauptgeschäftsführer des Bundesverbands Sekundärrohstoffe und Entsorgung (BVSE). Nicht viel besser sieht es im Kunststoffbereich aus, wo sich laut Rehbock Neuware und Rezyklate einen „brutalen Preiskampf“ liefern. Gefragt seien bei den Verwertern daher neben Effizienz vor allem neue Verfahren.

Auch die Entsorgungsbetriebe mit ihrem hohen Transportaufkommen und der aufwändigen Anlagentechnik stünden wegen der massiv gestiegenen Preise

Verfahrenstechnik

der Hauptgeschäftsführer von Plastics Europe Deutschland, Ingemar Bühler, erklärt: „Wir beobachten deutliche Weiterentwicklungen bei den mechanischen Verfahren sowie substanzielle Fortschritte beim chemischen Recycling für wesentlich bessere Ausbeuten bei niedrigerem Energieeinsatz.“ Dabei macht besonders das chemische Recycling von sich reden. Also das Herunterbrechen der langkettigen Kohlenwasserstoffe zu einer Art synthetischem Naphtha, aus dem anschließend wieder Polymerketten gebildet werden. „In den vergangenen Jahren hat das Recycling in Europa stark zugenommen. Dass in der EU aktuell 32,5 Prozent der erzeugten Kunststoffe recycelt werden können, in Deutschland sogar über 35 Prozent, liegt vor allem an modernster Abfall- und Recyclingtechnologie. Aber wir haben noch Potenziale, die es auszuschöpfen gilt“, analysiert Dr. Sarah Brückner, Geschäftsführerin des VDMA-Fachverbands Abfall- und Recyclingtechnik, die aktuelle Situation.

Allerdings wird ein großer Teil immer noch verbrannt: „Über 42 Prozent der Kunststoffabfälle werden heute weiterhin energetisch verwertet, da die Kunststoffarten miteinander verbunden oder stark verunreinigt sind“, gibt Richard Clemens zu bedenken. Der Geschäftsführer des VDMA-Fachverbands Verfahrenstechnische Maschinen und Apparate fährt fort: „Hier kann chemisches Recycling – in Ergänzung zum mechanischen – helfen, diese Lücke zu schließen, um das Material noch besser im Kreislauf zu halten.“ Im Freigelände der Ifat in München wird der VDMA-Fachverband Abfall- und Recyclingtechnik dazu zwei Live-Demonstrationen präsentieren: Neben mobilen Großmaschinen zur Aufbereitung von Biomasse werden in der

PROCESS-INFO

Erstmals mit Wasserstoff-Area Die Ifat Munich 2024 räumt dem Thema Wasserstoff in einer Spotlight Area eine prominente Position ein. Bereits zur Veranstaltung 2022 gab es auf dem Freigelände ein Sonderprojekt zu diesem Thema, das sehr positives Feedback erhielt. Für die kommende Ifat Munich sind 500 Quadratmeter in der Halle A4 geplant.

Die Spotlight Area Wasserstoff soll dabei als Anlaufstelle dienen, um die häufigsten Fragen der Besucher, insbesondere von Kommunen und Städten, zum Thema Wasserstoff in der Kreislaufwirtschaft zu klären. Zusätzlich wird es in diesem Bereich eine Speaker’s Corner geben, um über aktuelle Fragestellungen und mögliche Lösungsansätze zu diskutieren. Für die geplanten Solution Tours zum Thema Wasserstoff dient die Area zudem als Startpunkt. Partner dieser Initiative sind der Deutsche Verein des Gas- und Wasserfaches e. V. (DVGW) sowie das Zentrum Wasserstoff.Bayern (H2.B).

PROCESS 5 | 2024

Verschiebe die Grenze des Möglichen Mit dem einzigartigen Eirich-Mischprinzip steht Dir die Welt der Prozesstechnik offen. Wir haben es erfunden und weiterentwickelt um unsere Kunden und ihre Produkte besser zu machen.

Tag für Tag. eirich.de

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Verfahrenstechnik

VDMA-Crushing-Zone Lösungen zum Rückbau und dem Recycling von Bau- und Abbruchabfällen gezeigt.

Kunststoffabfallaufkommen und recyclte Menge Kunststoff in Europa in den Jahren 2006 bis 2020 (in Millionen Tonnen)

Kommt die Batterie-Kreislaufwirtschaft?

24,1

24,9

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20 15 10 5

25,9 17,9

13,1 11,0 7,6 5,5

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10,4 8,2 6,0

9,9 6,8

9,0 6,9

10,2 8,0

2006 2007 2008 2009

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2011

2012

2014

12,9 11,5

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7,2 5,0

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Deponierung Rückgewinnung

29,0

29,5

21,8

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7,4

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2016

2018

2020

27,1 19,7

11,3

6,9

Recycling Energierückgewinnung Kunststoffabfallaufkommen insgesamt

Masse der verwerteten Batterien in Deutschland nach Batterietyp im Jahr 2022 (in Tonnen) 10.000 8.000

8.321,9

6.000 4.000 2.000

913,7 43,8

282,2

414,1

265,5

r im B l o R u ä r ck b n dz -b at el at t e l e te ri n r ie en n) 1 (P r im K ä r nop ba f z t t el er l e ie n n) 2 (S ek un dä rb at Li t e -Io r ie n n) (S ek un dä rb at N t e iM r ie h n) (S ek un dä rb at N t e iC r ie d n) (S ek un dä rb at te P r ie b n)

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PROCESS-TIPP Treffen Sie die Umwelttechnik-Spezialisten auf der Ifat 2024: 13. bis 17. Mai 2024, Messe München.

„Dass in der EU aktuell 32,5 Prozent der erzeugten Kunststoffe recycelt werden können, in Deutschland sogar über 35 Prozent, liegt vor allem an modernster Abfall- und Recyclingtechnologie.“ Dr. Sarah Brückner, Geschäftsführerin des VDMA-Fachverbands Abfallund Recyclingtechnik

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24,6

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Bild: Statista. Quelle: Europa; Plastics Europe; Consultic

Menge in Million Tonnen

24,5

24,7

Bild: Statista

Voraussetzung für den erhöhten Einsatz von Recyclingstahl ist, dass dieser möglichst hochwertig und auf die Anforderungen des jeweiligen Stahlherstellungsprozesses genau angepasst ist. Nach Angaben der Bundesvereinigung Deutscher Stahlrecycling- und Entsorgungsunternehmen e. V. (BDSV) kann durch innovative Verfahren in der Reinigung, Größenbestimmung, Analyse und Sortierung minderwertiger Stahlschrott effektiv separiert werden. Und die Prozessoptimierung geht noch weiter: Durch präzise Größenbestimmung von

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Für maßgeschneiderten Recyclingstahl

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Verwertete Menge in Tonnen

Nicht ganz so einfach steht die Sache beim Thema Batterien: Seit im August 2023 die neue EU-Batterieverordnung in Kraft ist, sind die Entsorger aufgeschreckt: Der Bundesverband der Deutschen Entsorgungs-, Wasserund Kreislaufwirtschaft (BDE) und seine Mitgliedsunternehmen sehen insbesondere die Herstellung und Nutzung sowie das Recycling von Batteriesystemen für die Elektromobilität kritisch: „Ob und wie hier ambitionierte Quoten im Recycling und beim Wiedereinsatz von Rezyklaten in den Produkten zu erreichen sind, entscheidet sich jetzt“, erklärt BDE-Präsident Peter Kurth.

Dafür müsse zunächst ein gutes Zusammenwirken zwischen Produktion und Recycling gewährleistet werden. „Den Sinn der Batterieverordnung und auch des Critical Raw Materials Acts – nämlich Rohstoffe in der EU im Kreislauf zu führen – werden wir nur dann erfüllen, wenn wir bei Fertigung und Konsum das Recycling von Anfang an mitdenken. Ansonsten stehen diese kritischen Ressourcen für die Energie- und Verkehrswende in der EU nicht zur Verfügung“, so Kurth weiter. Die Spotlight Area stellt vor diesem Hintergrund nicht nur den Stoffstrom Batterie in den Mittelpunkt, sondern beleuchtet verschiedene Materialien, die in der Autoproduktion nötig sind, um Elektromobilität zu ermöglichen. Zentrales Element des Messeauftritts ist die Darstellung einzelner „Events“ im Batteriekreislauf, aber auch die Präsentation von Kreisläufen bei Metallen, Kunststoffen und weiteren Stoffen in der Autofertigung. „Das Fahrzeug der Zukunft müssen wir im Gesamtpaket betrachten. Mit unseren Best-Practice-Beispielen wollen wir zeigen, dass das Schließen der Kreisläufe bei Batterien und weiteren Werkstoffen schon jetzt gelingt“, kündigt der BDE-Präsident an.

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recyceltem Stahl mittels Schredder und eine anschließende chemische Analyse kann das resultierende Material entsprechend seiner Zusammensetzung getrennt und zugeschnitten werden. Intelligente Tracking- und Handling-Lösungen in Kombination mit Prozessautomatisierung berechnen die optimale Mischung für die Zusammensetzung des Recyclingstahls.

Die Entwicklung dieser en Verfahren ist jedoch kostspielig und kann nach Ansicht des BDSV nicht allein von der Stahlrecyclingbranche gestemmt werden. Die Partnerinstitution der Ifat fordert daher eine gezielte Förderung des stofflichen Recyclings ähnlich der energetischen Unterstützung bei wasserstoffbasierter Stahlerzeugung, deren Umsetzung schon jetzt viel teurer werde als bislang angenommen. Ziel sei die Verbesserung der Schrottqualität in allen Stahlerzeugungsprozessen. Die dadurch möglichen zukunftsweisenden Ergebnisse demonstriert laut BDSV beispielhaft das öffentlich geförderte Forschungsprojekt REDERS (Reduzierte CO2-Emissionen durch Erhöhung der Recyclingquote bei der Stahlherstellung) in Nordrhein-Westfalen. (dst)

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2024

Mit KI mehr erreichen und mehr wissen

Zwei Siemens-Experten verraten im Exklusiv-Interview, wie sich durch die Kombination von Hardware und künstlicher Intelligenz Wasserverluste minimieren, Blockagen in Abwasserkanälen vorhersagen und die Zuverlässigkeit von Assets steigern lassen. process.de/wasser_abwasser

Ein Branchen-Special von

WASSERTRENDS 2024

Was bringt 2024

für die Wasserwirtschaft?

Im Ifat-Jahr kommen auf die Wasserwirtschaft neue Herausforderungen zu: Angepasste Regularien und Grenzwerte erfordern neue Verfahren, der Städtebau wird „wasserbewusst“ und die PFAS-Diskussion erreicht das Wasserwerk. Zugleich bieten Digitalisierung und Modularisierung erhebliche Chancen – wenn man sie richtig einsetzt.

W

asser ist das Leben – und das spielt sich da ab, wo Menschen sind. Städte müssen 2024 mit Wetterereignissen wie Trockenphasen und Starkniederschlägen genauso zurechtkommen wie mit den umfangreichen Regularien für die kommunale Wasserwirtschaft. Als wäre der wassergerechte Städtebau der Zukunft nicht schon Herausforderung genug, bringt die EU eine überarbeitete Kommunalabwasserrichtlinie.

Und die hat es in sich: „Die dabei vorgesehenen Veränderungen werden einen erheblichen Einfluss auf die Abwasserbehandlung in Europa haben, insbesondere für die Entfernung von anthropogenen Spurenstoffen, bei

Was lange währt: Die neue Kommunalabwasserrichtlinie wird zum Startschuss für die viel diskutierte vierte Reinigungsstufe.

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der Steigerung der Energieeffizienz und Eigenenergieerzeugung auf kommunalen Kläranlagen oder für die Behandlung von Mischwasser“, betont Prof. Dr. Uli Paetzel, Präsident der Deutschen Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfälle e. V. (DAW).

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Die vierte Reinigungsstufe kommt

Mit der Revision hat die EU auch Mikroschadstoffen den Kampf angesagt – dafür reicht allerdings die bisher übliche vierstufige Reinigung (mechanisch, biologisch und chemisch) nicht mehr aus: Eine geplante vierte Reinigungsstufe soll möglichst viele der so genannten Mikroschadstoffe, etwa Arzneimittelrückstände oder Pestizide, aus dem Abwasser herausfiltern. Die dadurch entstehenden Kosten sollen im Rahmen einer erweiterten Herstellerverantwortung den Herstellern von Arzneimitteln und Kosmetika zu einem Anteil von mindestens 80 Prozent auferlegt werden. Dazu kommen die zu erwartenden niedrigeren Grenzwerte für Nährstoffe wie Phosphor im Ablauf von Kläranlagen, die Entfernung

Bild: © Kalyakan - stock.adobe.com

Die bisherige dreistufige Kläranlage stößt an ihre Grenzen.

von Spurenstoffen aus dem Wasserkreislauf und die Mischwasserüberläufe.

Kein Wunder, dass da auch die Aussteller auf der IFAT nicht hintenanstehen wollen: So präsentiert Huber aus Berching unter anderem den neu entwickelten Tuchfilter Rotafilt. Dieser scheidet feine suspendierte Stoffe wie Schlammflocken und Mikroplastik zuverlässig ab und entfernt Phosphor per Flockungsfiltration. Prominent aus Heidelberg zeigt, wie Mikroschadstoffe wie Medikamentenrückstände mit Ozon beseitigt werden und wie die Ozonerzeugung mit modularen Anlagen besonders wirtschaftlich betrieben wird.

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Mikroplastik und PFAS: Neue Regularien

Nicht ganz so neu,aber trotzdem topaktuell für die Branche ist die neu gefasste Trinkwasserverordnung vom Juni 2023, mit der maßgebliche Inhalte der EU-Trinkwasserrichtlinie aus dem Jahr 2020 umgesetzt werden – darunter neue und geänderte Grenzwerte für PFAS. Wasserversorger müssen diese „Ewigkeitschemikalien” gegebenenfalls mit hohem technischem Aufwand herausfiltern. „End-of-Pipe-Ansätze sind jedoch keine Lösung. Die Herstellung und Anwendung von PFAS muss auf wenige essenzielle Zwecke beschränkt sein. Ziel muss eine Vermeidung dieser Stoffe bereits an der Quelle der Verschmutzung sein. Diese Stoffe dürfen gar nicht erst in die Umwelt gelangen“, sagt Wolf Merkel, Vorstand Wasser des DVGW.

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Bild: Endress+Hauser

Branchen-Special Wasser/Abwasser

Digitalisierung im Wasserwerk

Unterstützung erhoffen sich die Wasserexperten dabei von digitalen Tools, etwa zur Automatisierung oder Hochwasserfrüherkennung. So hat Endress+Hauser mit dem Netilion Flood Monitoring ein KI-Tool im Programm, das aus den Sensordaten von Pegelmessgeräten sowie Regen- und Bodenfeuchtsensoren, verknüpft mit Wettervorhersagen und Informationen zur Geländebeschaffenheit, Hochwasserlagen frühzeitig einschätzen

soll. Ebenfalls hoch im Kurs stehen Digitale Zwillinge, wie eine Siemens-Lösung, die den den gesamten Anlagenlebenszyklus abbildet. Damit, so die Entwickler, lassen sich schlanke Prozesse realisieren – vom Design und Engineering über Betrieb und Instandhaltung bis hin zur Optimierung der Verfahrenstechnik.

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Mit Sensoren und KI will Endress+Hauser die Hochwasser-Warnung auf neue Beine stellen.

Wasser für die Welt

Der Zugang zu sauberem Wasser ist nicht ohne Grund eines der Nachhaltigkeitsziele der Vereinten Nationen (Sustainable Development Goal 6), ist doch Wassermangel oder verschmutztes Wasser eine Quelle für Krankheit, Elend und Konflikten, insbesondere in ohnehin instabilen oder konfliktträchtigen Regionen.

Dafür braucht es kompakte, häufig modulare oder teilmobile Anlagen und Apparate, so wie das palettengroße Wasseraufbereitungssystem Puraid des Herstellers Pureco aus Budapest/Ungarn. Das kostengünstige, modulare System eignet sich für die Wasserversorgung in ländlichen und abgelegenen Gebieten. Es entfernt Arsen, Eisen, Mangan, Ammoniak, Fluor, Bakterien und Viren aus Grundwasser, Brunnenwasser und bereits vorhandenem, aber verschmutztem Netzwasser. (dst)

PROCESS-TIPP Was die Kommunalabwasserrichtlinie bedeutet, diskutieren die Profis der DAW am 14. Mai 2024 um 16:30 Uhr auf der Blue Stage der Ifat.

Branchen-Special Wasser/Abwasser

Bild: ©k_yu, ©TensorSpark - stock.adobe.com

Ob Erfassung von Daten, Einsatz von Assistenzsystemen, Vernetzung und Integration von Teilsystemen zu einer Dezentralisierung von Diensten bis hin zur Autonomie ganzer Infrastruktursysteme: Digitalisierung und KI in der Wasserwirtschaft ermöglichen effizientere und nachhaltigere Prozesse für neue wie für bestehende Anlagen.

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Branchen-Special Wasser/Abwasser

EXKLUSIV-INTERVIEW: DIGITALISIERUNGSPROJEKTE IM WASSERBEREICH

Mit KI mehr erreichen und mehr wissen

Frau Lete, Herr Cartwright, warum treibt Siemens das Thema Digitalisierung gerade in der Wasser- und Abwasserbranche so stark voran - wo doch diese Branche als so konservativ und hardwarelastig gilt?

Ainhoa Lete: Die Digitalisierung ist für die Wasserbranche gerade deswegen so wichtig: Wir sprechen hier von einer umfangreichen Infrastruktur, die gewartet, überwacht und modernisiert werden muss. Es kostet viel Zeit und Geld, die Anlagen und Systeme zu betreiben und instand zu halten. Das ist eine, vielleicht sogar die Kernkompetenz im Bereich Wasser und Abwasser. Die Digitalisierung ist unverzichtbar, um diese wertvollen Assets zu betreuen. Warum? Die Teams im Bereich Anlagenbetrieb und -instandhaltung verfügen zwar über ein enormes Wissen, aber ihre Aufgaben werden durch neue Regularien und den Klimawandel immer umfangreicher und komplexer: Zudem führt der demographische Wandel in vielen Ländern dazu, dass in den nächsten Jahren viele Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter in den Ruhestand gehen und kaum oder nur schwer durch Nachwuchskräfte ersetzt werden können.

Adam Cartwright: Die gute Nachricht ist: Die Wasserindustrie kann von anderen Branchen wie Öl und Gas oder auch der chemischen Industrie lernen. Hier wurde viel investiert, um genau die digitalen Lösungen zu testen und weiterzuentwickeln, die jetzt auch für Wasser- und Abwasseranlagen eingesetzt werden können. Und auch wenn es natürlich Unterschiede zwischen den Branchen gibt, gibt es doch auch große Gemeinsamkeiten bei Prozessen und Technologien. Das gilt es zu nutzen.

Warum zögern die Anwender dann noch?

Lete: Als Mitgründerin und CEO von BuntPlanet habe ich gemeinsam mit meinem Team mehrere Produkte und Services entwickelt und implementiert, bei denen wir mit künstlicher Intelligenz, Big Data, Cloud Computing und Simulation von hydraulischem Verhalten gearbeitet haben. Damit können wir Wasserressourcen besser nutzen und Umweltauswirkungen verringern – also ja, die Technologie ist definitiv so weit. Aber immer wieder gab und gibt es Bedenken, ob und inwieweit sich diese Technologien sinnvoll, das heißt mit vertretbaren

Bild: Siemens

Klimawandel, Urbanisierung, Kostendruck: Wie kann die Wasser- und Abwasserbranche diesen Herausforderungen begegnen, wenn es oft an Fachkräften und Kompetenzen mangelt? Für Ainhoa Lete und Adam Cartwright besteht ein Weg darin, Hardware und künstliche Intelligenz (KI) zu einer durchgängigen, praxisgerechten Lösung zu kombinieren.

ZUR PERSON

Ainhoa Lete Ainhoa Lete, CEO of BuntPlanet, begann ihre berufliche Laufbahn als Ingenieurin bei Siemens in München, wo sie an Digitalisierungsprojekten für verschiedene Branchen mitarbeitete. Im Jahr 2000 gründete sie dann BuntPlanet und leitete das Unternehmen bis zur Übernahme durch Siemens. Die innovativen Lösungen von BuntPlanet helfen, Wasserressourcen zu managen und zu schützen – und als jemand, der direkt an der Schnittstelle zwischen der Wasserindustrie und der digitalen Welt arbeitet, hat Ainhoa Lete die Strategie und Ziele von BuntPlanet maßgeblich geprägt. Gemeinsam mit ihrem Team entwickelte sie zahlreiche Produkte und Services im Bereich KI, Big Data und hydraulische Modellierung, mit denen sich Wasser effizienter und mit weniger Umweltauswirkungen nutzen lässt. Für ihre Leistungen wurde sie mehrfach ausgezeichnet, unter anderem als Best Entrepreneur Gipuzkoa 2021, mit dem Entrepreneurship Award und als eine der Top 100 Innovative Leaders.

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Branchen-Special Wasser/Abwasser

„Man braucht kein Spezialwissen mehr, um eine KI für die besonderen Anforderungen im Bereich Wasser und Abwasser zu trainieren.“ Dr. Adam Cartwright, Director Industry Strategy Water and Wastewater Software, Siemens

Sie sprechen von den neuen Self-Service-Lösungen, die Siemens auf der Ifat 2024 vorstellen wird.

Cartwright: Genau. Das Ziel dieser Lösungen ist es, dass wirklich jeder Wasserversorger und jede Abwasseraufbereitung von KI und Digitalisierung profitieren kann.

Man braucht kein Spezialwissen mehr, um eine KI für die besonderen Anforderungen im Bereich Wasser und Abwasser zu trainieren. Den Anfang machen dabei drei Anwendungen für einige der aktuell wichtigsten Themen im Bereich Wasser und Abwasser: Wie können wir Wasserverluste minimieren? Wie können wir verhindern, das unbehandeltes Abwasser in die Umwelt gelangt? Und wie lässt sich die Zuverlässigkeit von Anlagen zur Wasser- und Abwasserbehandlung sicherstellen?

Was macht diese Lösungen so besonders?

Cartwright: Sie basieren auf fünf Grundprinzipien, die dafür sorgen, dass sie sich leicht nutzen lassen: Alle Sensoren können ohne Expertenwissen mit der Cloud verbunden werden, und spätestens nach zwei Stunden stehen die Daten in der jeweiligen Applikation zur Verfügung. Die KI wird automatisch ab dem Tag der Installation trainiert und implementiert. Das Design der Lösungen berücksichtigt auch das Thema Industrial Security und besitzt über Mendix bereits Schnittstellen zur IT, um zum Beispiel mit ERP-Systemen oder Systemen der Arbeitsvorbereitung zu kommunizieren. Auch die Wirtschaftlichkeit kann sich sehen lassen: Alle Lösungen rechnen sich typischerweise in weniger als 36 Monaten.

Das klingt schon fast zu schön, um wahr zu sein. Gibt es schon Erfahrungen aus der Praxis?

Lete: Die gibt es – diese digitalen Lösungen haben eine technologische Basis, die sich bereits bewährt hat. So nutzt die Anwendung SIWA Leak Finder die gleiche KIbasierte Leckagedetektion, mit der der schwedische Versorger VA Syd selbst kleinste Lecks von nur 0,5 Litern

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PROCESS-TIPP Die Digitalisierung in der Wasserwirtschaft ist eines der Schwerpunktthemen von Siemens auf der Ifat 2024 in München (13.-17. Mai): Treffen Sie die Experten in Halle C1, Stand 305/404.

Weitere Informationen: www.siemens.de/ifat

Cartwright: Auch für die beiden anderen Applikationen gibt es belastbare Daten. SIWA Blockage Predictor identifizierte in einem Feldversuch Blockagen in Abwasserleitungen mit einer Genauigkeit von 90 Prozent. Das hilft, unkontrollierte Abwasserfreisetzungen in die Umwelt zu vermeiden. Die Applikation kann anhand von Niederschlagsdaten einen Erwartungswert für den Wasserstand ermitteln und mit einem Fuzzy-Logic-Algorithmus mit den tatsächlichen Messdaten vergleichen.

Weicht das Verhalten in den Kanälen zu stark vom Er-

Mehr zur digitalen Transformation für eine nachhaltige Wasserwirtschaft finden Sie auf: www.siemens.de/wasser

ZUR PERSON

Dr. Adam Cartwright Adam Cartwright, Director Industry Strategy Water and Wastewater Software, Siemens, leitet seit fünf Jahren ein interdisziplinäres Team aus Ingenieuren, Data Scientists und Entwicklern und ist verantwortlich für die globale Entwicklung für digitale Applikationen im Bereich Wasser und Abwasser. Seine berufliche Laufbahn begann er in der Stahlindustrie, bevor er nach seiner Promotion für die britische Regierung tätig war. Dort befasste er sich mit den Auswirkungen von Klimaschutzmaßnahmen auf die Wirtschaft und leitete das Strategic Relationship Programme der britischen Regierung. Vor seiner jetzigen Tätigkeit war er Leiter von Open Innovation bei Siemens in Großbritannien, wo er fast 200 Kooperationen mit Universitäten in Großbritannien betreute.

Bild: Siemens

Kosten und geringen Risiken, einsetzen lassen. Jetzt, wo BuntPlanet zu Siemens gehört, hat sich dieser Eindruck auch durch Gespräche mit meinen neuen Kollegen bestätigt. Ver- und Entsorger haben einen großen und komplexen Anlagenbestand, insbesondere, was die IT und OT angeht – und deswegen ist es durchaus eine Herausforderung, hier neue Technologien einzuführen.

Digitalisierungsprojekte brauchen auch ein klares und definiertes Kosten-Nutzen-Verhältnis. Deshalb haben wir bei Siemens viel investiert, damit unsere Lösungen wirklich einfach zu nutzen sind und unsere Anwender sie ohne großen Aufwand bei sich einführen können.

pro Sekunde detektieren konnte. Die KI kann auch Durchflussdaten analysieren und mit den Daten aus einer hydraulischen Modellierung kombinieren, um so Leckagen mit einer Genauigkeit von 200 Metern zu orten. Wir gehen davon aus, dass wir damit die Wasserverluste im Leitungsnetz um bis zu 50 Prozent reduzieren können. Das spart Geld und Ressourcen. Wenn wir diese Applikation noch mit einer weiteren bewährten Lösung für das Zählerdatenmanagement kombinieren, haben wir eine lückenlose Datenbasis von der Einspeisung bis zum Verbraucher. Damit können wir den Wasserverbrauch komplett bilanzieren und so unter anderem unlizenzierte Wasserentnahmen aufspüren – ein großes Problem für viele Versorger.

Branchen-Special Wasser/Abwasser

Bild: Siemens

Leckverluste in Wasserversorgungsnetzen sind eine der größten Herausforderungen, die mit intelligenten Lösungen bewältigt werden müssen – und können. Die intelligente Lecksuche mit SIWA Leak Finder nutzt bestehende Investitionen in Sensoren und hydraulische Modelle, um Wasserverluste in Trinkwasserverteilungs- und -transportnetzen zu reduzieren.

wartungswert ab, wird der Abwasserentsorger alarmiert.

Ein Serviceteam kann dann rechtzeitig eine bestehende oder sich anbahnende Verstopfung beseitigen. Ein weiterer Bereich, in dem KI ganz neue Möglichkeiten bietet, ist das Asset Management. Genau hier setzt unsere dritte Self-Service-Applikation an. Anlagenbetreiber können damit den tatsächlichen Anlagenzustand anhand von Echtzeitdaten überwachen und wissen, bei welchen Assets ein Ausfall wahrscheinlich ist. Dadurch ermöglichen wir ein intelligentes Asset Management, das Verschleiß oder Störungen bereits Wochen oder sogar Monate vor einem Ausfall einer Komponente oder Anlage erkennt. Die Betreiber haben genug Zeit, das Asset zu warten und vermeiden so ungeplante Ausfälle. Dank dieser Lösung konnte Scottish Water seine Instandhaltung von einem turnusmäßigen Prozess auf vorbeugende Wartung umstellen.

Wie können sich Anwender diese Applikationen ansehen?

Cartwright: Alle, die sich für diese digitalen Lösungen interessieren, sind herzlich eingeladen, uns auf der Ifat 2024 zu besuchen. Wir zeigen die Lösungen live, und wer möchte, kann sogar selbst einfach einen Sensor für die Applikation onboarden. Und natürlich gibt es auch auf unserer Webseite viele Informationen zu den Applikationen – oder Sie wenden sich einfach an Ihren Siemens Vertriebspartner.

Die Ifat 2024 ist auch in noch einer Hinsicht eine Premiere: Frau Lete, Sie sind jetzt als Teil des Siemens-Teams dabei, nachdem BuntPlanet von Sie-

mens akquiriert wurde. Was wird sich dadurch ändern?

Lete: Eigentlich nicht viel, denn BuntPlanet und Siemens haben schon vorher sehr eng zusammengearbeitet. Durch den Zusammenschluss mit Siemens sind wir jetzt Teil eines Teams, das den digitalen Wandel in der Wasserbranche mit KI, Simulation, Automatisierung und Feldgeräten aktiv voranbringt. Wir können Kompetenzen und Portfolio besser bündeln, um unser Angebot für die Wasserindustrie noch umfassender und sicherer zu machen. Ich sehe, wie die digitale Revolution gerade eine enorme Dynamik entwickelt, und ich freue mich schon darauf, wie wir die großen Herausforderungen im Bereich Wirtschaft und Gesellschaft angehen werden.

DAS INTERVIEW FÜHRTE

Dr. Jörg Kempf Chefredakteur PROCESS

Ein schönes Schlusswort. Frau Lete, Herr Cartwright, ich danke Ihnen für das Gespräch.

„Digitalisierungsprojekte brauchen ein klares und definiertes Kosten-NutzenVerhältnis.“ Ainhoa Lete, CEO, BuntPlanet

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Branchen-Special Wasser/Abwasser

Bild: FollowTheFlow - stock.adobe.com

Auf das Raumkonzept kommt es an: Damit Verdichter effizient arbeiten, muss der Maschinenraum passend gestaltet sein.

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Branchen-Special Wasser/Abwasser

MASCHINENRAUMBELÜFTUNG

Wohntrends für Verdichter Damit den Aggregaten nicht die Luft ausgeht: Der Maschinenraum führt häufig ein Dasein als unbeachtetes Stiefkind – und das, obwohl Kompressoren, Gebläse und Co. auf Leistung getrimmte Dauerläufer sind. Ein Schlüssel zu mehr Effizienz liegt in der Gestaltung des Maschinenraums und der passenden Belüftung.

Es ist noch viel Luft nach oben Die Maschinenraumbelüftung steht selten oben auf der Prioritätenliste. Ein großer Fehler. Stimmen die Umgebungsbedingungen im Aufstellraum nicht, müssen die Gebläse und Verdichter mehr leisten beziehungsweise länger laufen, um die geforderte Leistung zu erzielen. Anlagenbetreibern ist oft gar nicht bewusst, wie sehr sie mit einer unzureichenden Belüftung der Aufstellräume die Effizienzvorteile ihrer Aggregate konterkarieren. Dabei sind die Verluste durch zu hohe Temperaturen und/oder falschen Luftdruck eklatant. Da kommen schnell mehrere Zehntausend Euro pro Jahr zusammen.

Die Folgen einer unzureichenden Raumbelüftung: höherer Energiebedarf der Aggregate, schnellerer Verschleiß der Anlagenkomponenten, geringere Lebensdauer der Maschine, ungehinderte Schallausbreitung, höhere Energie- und Wartungskosten.

Es ist völlig unerheblich, woher die Aggregate ihre Ansaugluft beziehen. Wichtig ist, dass davon ausreichend in der richtigen Temperatur vorhanden ist. Klingt banal, ist aber keineswegs trivial: Ohne Nachschub geht den Maschinen sprichwörtlich die Luft aus.

Gebläse und Verdichter arbeiten nach dem Verdrängungsprinzip mit innerer Verdichtung und sind so genannte Zwangsförderer. Das bedeutet: Sie entnehmen

Bild: Aerzener Maschinenfabrik

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erdichter, Gebläse und Turbos sind das Herzstück unzähliger Prozesse weltweit. Sie werden in der Regel auf höchste Effizienz und maximale Energieeinsparungen ausgelegt und sorgen so für Kostensenkungen und reduzierte CO2-Emissionen. Doch von 100 Prozent eingesetzter Energie gehen typischerweise 15 Prozent an Verlusten in einem schlecht gestalteten Maschinenraum verloren – thermische Verluste durch die Wärmeabstrahlung der Aggregate sowie mechanische Verluste durch entstehenden Unterdruck im Maschinenaufstellraum und Ansaugverluste.

Für einen möglichst wirtschaftlichen Betrieb ist es daher unerlässlich, den Maschinenraum in das Effizienzkonzept miteinzubeziehen. Die Raumbelüftung spielt dabei eine zentrale Rolle, denn Luftdruck und Temperatur im Aufstellraum der Maschinen sind von entscheidender Bedeutung für einen effizienten Betrieb. Oder kurz gesagt: Ohne eine professionelle Maschinenraumbelüftung lösen Anwender ihr Geld im wahrsten Sinne des Wortes in Luft auf.

ihrer Umgebung Luft – und zwar kontinuierlich. Kann keine oder zu wenig Luft nachströmen, fehlt Luft im Raum.

Es entsteht ein Unterdruck. Das kann so weit gehen, dass sich Türen nicht mehr öffnen lassen. Personen, die sich im Maschinenraum aufhalten, könnten diesen dann nicht mehr verlassen – eine Gefahrensituation. Zusätzlich kommt es zu Effizienzverlusten bei den Maschinen. Mit abfallendem Luftdruck nimmt die Dichte der Luft ab und die Gebläse (Verdichter) müssen zum Erreichen der vorgesehenen Performance ihre Leistungsaufnahme erhöhen. Bei Anwendungen mit einer Druckdifferenz von 500 mbar bedeutet das typischerweise einen Anstieg von 10 Prozent in der Leistung.

Prozesslufterzeuger mögen’s kühl

Mehr asl eine Abstellkammer für Aggregate: Aspekte wie Belüftung, Schallschutz und Temperatur entscheiden genauso über die ProzessPerformance wie die Kosntruktion des Kompressors.

PROCESS-TIPP

Bei der Komprimierung von Luft entsteht prozessbedingt viel Wärme – sowohl im erzeugten Luftstrom als auch unter der Schallhaube durch die Abwärme des Motors, Schalldämpfers und Kompressors. Wird diese Abwärme nicht aus dem Raum nach draußen geführt, kann die Raumtemperatur auf unzulässige Werte steigen. In der Folge können die Aggregate überhitzen, was zu Wirkungsgradverlusten, schnellerem Verschleiß und einer geringeren Lebensdauer führt.

Dieser Effekt tritt bei allen Maschinentechnologien auf, jedoch in unterschiedlicher Ausprägung. Bei Drehkolbengebläsen, wie sie in der Pneumatik und Abwassertechnik sehr verbreitet sind, ist die Wärmeentwicklung besonders stark. Daher werden diese zunehmend durch Drehkolben-

Den Raumluftbelüftungsrechner finden Sie auf www. aerzen.com unter Service/Online Tools

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verdichter und Turbos ersetzt, die eine höhere Energieeffizienz und eine geringere Wärmeabstrahlung mitbringen.

Wer im täglichen Betrieb meint, zur Innenklimaverbesserung reiche es, einfach die Tür oder das Fenster eines Maschinenraums zu öffnen, hat die Rechnung ohne den Schall gemacht. Denn durch die Öffnungen kann der Schall ungehindert nach draußen – ein unerwünschter Nebeneffekt, der die Einhaltung von Arbeits- und Lärmschutzvorgaben erschwert.

Doch auch das andere Extrem wäre ebenso wenig zielführend: Würde bei der Konzeption des Maschinenraums der Schwerpunkt ausschließlich darauf liegen, die äußere Hülle möglichst schalldicht zu bauen, könnte durch den Schallschutz zu wenig Außenluft ins Innere nachströmen.

Den Aggregaten würde aufgrund mangelnden Nachschubs buchstäblich die Luft ausgehen. Auch eine Ansaugung der Maschinen über Rohrleitung, also direkt von außen, kann Nachteile mit sich bringen, da man das Ansauggeräusch auf diese Weise ebenfalls annähernd direkt nach außen verlagert.

Die größten Effizienzsünden

VERFASST VON

Sebastian Meißler Marketing Aerzener Maschinenfabrik GmbH

Bei unzureichend dimensionierten Zu- und Abluftwegen oder zu hohen Innentemperaturen müssen die Aggregate ihre Leistung erhöhen, um die notwendige Menge an Sauerstoff zur Verfügung zu stellen. Diese Abstriche beim Wirkungsgrad summieren sich am Ende des Tages zu einem eklatanten Verlust an Energieeffizienz und damit zu steigenden Stromkosten. Wie der Maschinenraum gestaltet ist, ist also keineswegs unerheblich für die Effizienz der Prozess- und Drucklufterzeuger. Die Knackpunkte sind vor allem ein ausreichender Volumenstrom, der richtige Luftdruck, die wirksame Begrenzung der Temperatur im Aufstellraum sowie die Ausrichtung des Raums bzw. Gebäudes nach der Himmelsrichtung.

Folgende Fehler sollten vermieden werden: zu enge Belüftungsöffnungen, zugestellte Belüftungsgitter, zu hohe Innentemperaturen,

verstopfte Filtermatten, Frequenzumrichter im Maschinenraum (= Wärmequelle), zu warme Ansaugluft.

Egal ob Ansaugung von Kühl- oder Förderluft direkt aus dem Maschinenraum oder von draußen über eine Rohrleitung: Für alle Ansaugarten wird eine ausreichend dimensionierte Raumbelüftung benötigt. Die Maschinenraumbelüftung erfüllt dabei drei Funktionen: Förderluftzufuhr, Temperaturregulierung und Lärmschutz.

Bei der Berechnung, Auslegung und Umsetzung der idealen Maschinenraumbelüftung, sind eine Vielzahl an Faktoren zu berücksichtigen – angefangen von den Leistungsdaten der Aggregate über die geografischen Rahmenbedingungen bis hin zur optimalen Position der Zuund Abluftkulissen im Raum. Die Maschinenraumbelüftung sollte daher ausschließlich von Profis durchgeführt werden. Eine erste Hilfestellung für die Planung und Optimierung bietet der Raumbelüftungsrechner von Aerzen.

Ingenieure und Anlagenbauer können in dem online verfügbaren Tool vorhandene Werte wie Motorleistung, Umgebungstemperatur, Volumenstrom, Strömungsgeschwindigkeit und Aufstellhöhe sowie weitere relevante Daten eingeben – damit errechnet der Raumbelüftungsrechner automatisiert die notwendige Raumbelüftung.

Von Norden nach Süden Die Hauptarbeit übernehmen Zu- und Abluftkulissenschalldämpfer. Sie sorgen dafür, dass ausreichend Luft für die Verdichtung vorhanden ist, der Raum sich nicht aufheizt und die Schallemissionen die Grenzwerte nicht überschreiten. Die Kulissen im Inneren sind so konzipiert, dass sie den Schall mindern und wenig Strömungswiderstand erzeugen, damit die Aggregate im Maschinenhaus keinen Unterdruck ziehen. Komplettiert wird die Zuluftkulisse von einem Wetterschutzgitter, das auch Vögel und Laub daran hindert, in den Ansaugkanal zu geraten.

Die Abluftkulisse hat vor allem die Aufgabe, überschüssige Wärme nach außen zu leiten. Sie ist in der Regel nur

PROCESS-INFO

Zusätzliche Problematik auf Kläranlagen Bei der Belüftung von Belebungsbecken geht es nicht direkt um das geförderte Luftvolumen, sondern um die notwendige Menge Sauerstoff, die für eine effektive Nitrifikation ins Abwasser zu bringen ist.

Sinkt die Luftdichte durch abfallenden Luftdruck und/oder steigende Ansaugtemperatur, reduziert sich der Sauerstoffgehalt in der Luft. Es wird also weniger Sauerstoff bei gleicher Belüftungszeit gefördert.

Der Sauerstoffeintrag in das Belebungsbecken ist aber entscheidend für die aerob ablaufende Nitrifikation. Ist der Maschinenraum zu warm oder es herrscht Unterdruck, muss also für den selben Sauerstoffbedarf die Belüftungszeit verlängert werden. Damit steigt der Energieverbrauch der eingesetzten Gebläse, Verdichter und Turbos.

Ansaugtemperatur ↑ → Luftdichte Luftdichte↓↓ →→ Sauerstoffeintrag Sauerstoffeintrag↓↓→→Maschinenleistung Maschinenleistung ↑ → ↑↑ Luftdruck ↓ → Luftdichte Luftdichte↓↓ →→ Sauerstoffeintrag Sauerstoffeintrag↓↓→→Maschinenleistung Maschinenleistung ↓ → ↑↑ Ein Temperaturplus von 3 Kelvin mindert den Wirkungsgrad um etwa ein Prozent. Wenn man davon ausgeht, dass Maschinenräume schnell 20 °C zu warm werden (im Vergleich zur Außentemperatur), sind das Verluste beim Wirkungsgrad von 7 Prozent. ↑ → ↓ 3 Kelvin ↑ → 1 Prozent ↓ Temperatur Wirkungsgrad Wärmeabstrahlende Frequenzumrichter gehören daher nicht in den Aufstellraum von Gebläsen und Verdichtern, sondern in einen Extra-Aufstellraum für die Elektrik. Es ist daher wichtig, auf Hersteller zu achten, die Gebläse und Verdichter auch ohne Frequenzumrichter liefern, wie beispielsweise Aerzen.

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Branchen-Special Wasser/Abwasser

Bild: Aerzener Maschinenfabrik

Nicht nur Druckluft strömt: Auch der Wärmetransfer, Schallübertragung und die nötige Belüftung gehören in das Konzept des Verdichter-Maschinenraums.

halb so groß wie die Zuluftkulisse und sollte im Maschinenraum – im Verhältnis zur Zuluftkulisse – so platziert werden, dass der Innenraum möglichst diagonal durchströmt wird. Für die Abluft gilt in puncto Schallemissionen das gleiche, wie bei der Zuluft: Wärme muss raus, der Schall bleibt drinnen. Die Abluftkulissen sind daher mit Schalldämpferelementen ausgestattet und sorgen mit Ventilatoren dafür, dass die warme Luft schnell den Raum verlässt. Die Abluftventilatoren sind sinnvollerweise in Deckenhöhe montiert, da hier die Luft am wärmsten ist.

Auch die Himmelsrichtung spielt eine Rolle. So liegt die Zuluft idealerweise im Norden, da die Luft dort kälter ist und dementsprechend auch über einen höheren Sauerstoffanteil/m³ verfügt. Die Abluft wird optimalerweise nach Süden ausgerichtet.

Mit optionalen Jalousieklappen lassen sich die Zu- und Abluftkulissen schließen und öffnen – entweder manuell per Handsteuerung oder automatisiert mittels Thermostat und Schaltgerät. Das ist für den Einsatz bei kalten Außentemperaturen sinnvoll. Herrschen draußen Minusgrade, ist es weder erwünscht, dass Wärme den Raum verlässt noch, dass Kälte in den Raum hineingelangt. Durch Schließen der Zu- und Abluftkulissen mittels Jalousieklappen lässt sich beides verhindern.

Raum wird diagonal durchströmt; Einsatz von Kulissenschalldämpfern; Abluftventilatoren in Deckenhöhe (dort ist die Luft am wärmsten); Jalousieklappen für den Einsatz bei kalten Außentemperaturen (mit Handverstellung oder automatisiert); Regelmäßige Reinigung bzw. Wartung der Ansaugfilter (am besten alle zwei Wochen).

Die Belüftung macht den Unterschied Energiekosten, Ressourcenknappheit, Umweltbewusstsein und erhöhter Kostendruck zwingen Unternehmen und Betreiber, ihre Prozesse zu optimieren und Ressourcen sparsamer und effizienter zu nutzen. Der Einsatz leistungsfähiger Technologien und energiesparender Aggregate ist ein wichtiger Schritt. Der Schlüssel zu maximaler Energie- und Kosteneffizienz liegt jedoch in einem ganzheitlichen Ansatz, der die Gestaltung des Aufstellraums der Gebläse, Verdichter und Turbos mit einschließt.

„Nur wenn der Aufstellraum optimal gestaltet ist, können die Gebläse und Verdichter ihre Regelmäßige Filterwechsel zahlen sich aus Effizienzstärken voll ausspielen. Mit einer Normalerweise wird der Filter einmal im Jahr gewechselt. Maschinenraumbelüftung lassen sich Das ist viel zu selten. Angesichts der immensen Effizienzund Kostenverluste durch Filterverschmutzung des An- unnötige Energie- und Leistungsverluste saugfilters empfiehlt sich ein Wechselturnus von zwei vermeiden.“ Wochen. Es reicht nicht, den verstopften Filter mit Druckluft auszublasen. Zugesetzte Filter sorgen schnell für einen Druckwiderstand von 25 und mehr Millibar. Bei einer durchschnittlichen Anlage mit vier Gebläsen mit jeweils 37 kW Motorleistung, insgesamt 6.900 Betriebsstunden jährlich und 40 Cent pro Kilowattstunde würde allein der verstopfte Ansaugfilter von den Gebläsen fünf Prozent mehr Leistung abfordern. Das sind mehr als 20.000 Euro im Jahr. Ein häufiger Wechsel der Ansaugfilter lohnt sich also und spart zudem Kosten.

Die ideale Maschinenraumbelüftung Ausreichend breite Belüftungsöffnungen; Ausrichtung der Zuluft nach Norden (kältere Luft mit höherem Sauerstoffanteil) und der Abluft nach Süden;

Torsten Lehmann, Leitung Vertriebsbüros Nord & Ost, Aerzen Deutschland

Mit nur wenig Aufwand und überschaubarem finanziellen Investment lassen sich Effizienzverluste von Gebläsen und Verdichtern, die aus ungenügenden Umgebungsbedingungen im Aufstellraum resultieren, beseitigen. Verglichen mit den jährlichen Einsparungen sind die Kosten für die einmalige Investition in eine Maschinenraumbelüftung verschwindend gering: So entstehen durch eine fehlende Raumbelüftung schnell Kosten im mittleren fünfstelligen Euro-Bereich, während eine Raumbelüftung zwischen einem Zehntel und einem Fünftel dieser Summe benötigt. (dst) PROCESS 5 | 2024

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Branchen-Special Wasser/Abwasser

SPURENSTOFFELIMINATION

Per Baustein-Lösung zur

vierten Stufe

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VERFASST VON

Egbert Hocke Verfahrensentwickler Prominent

Wolfgang Matheis Produktmanager Ozon Prominent

oraussichtlich im Herbst 2024 wird die Neufassung der Richtlinie für alle EU-Mitgliedstaaten in Kraft treten. Artikel 8 der neuen Richtlinie definiert die Anforderungen zur Elimination von Spurenstoffen bis zum Jahr 2045 für Kläranlagen der Größenklasse 5 (über 150.000 Einwohner; bundesweit rund 240 Kläranlagen) sowie für Kläranlagen kleinerer Gemeinden, welche in sensitive Gewässer einleiten. Zu den anthropogenen Spurenstoffen, auch als Mikroverunreinigungen oder Mikroschadstoffe bezeichnet, zählen Arznei-, Pflanzenschutz- und Reinigungsmittel, Kosmetikprodukte sowie Industriechemikalien.

In den meisten Kläranlagen werden diese Spurenstoffe zurzeit noch nicht oder nicht vollständig abgebaut

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und zurückgehalten. Die neue Richtlinie hat jetzt zwölf Leitsubstanzen als Richtwert festgelegt. Demzufolge müssen bei der Abwasserbehandlung mindestens sechs der aufgeführten Substanzen mindestens 80 Prozent reduziert werden. Exemplarisch seien hier das Schmerzmittel Diclofenac und das Korrosionsschutzmittel Benzotriazol genannt.

Die Adsorption an Aktivkohle und die Ozonung in Kombination mit einer nachfolgenden Filtrationsstufe wird seit mehreren Jahren in Deutschland eingesetzt.

Weitere, meist oxidative Verfahren, sind Gegenstand von Forschungsprojekten, die sich jedoch unter wirtschaftlichen Aspekten momentan noch nicht für die Anwendung in Kläranlagen eignen. Die Ozonung in Kombination mit granulierter Aktivkohle (GAK) bietet mehrere Vorteile: Auch bei einer schwankenden Zusammensetzung der Verunreinigungen wird eine stabile und hohe Eliminationsrate von über 80 Prozent erreicht.

Vor der Aktivkohlebehandlung werden oxidierbare und teilweise adsorbierbare Stoffe beseitigt. Dies führt zu einem besseren Abbau der Spurenstoffe und deutlich längerer Nutzungsdauer der Aktivkohle.

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Bild: Prominent

Aufgrund der neuen EU-Kommunalabwasserrichtlinie werden zahlreiche Kläranlagen eine vierte Reinigungsstufe zur Elimination von Spurenstoffen integrieren müssen. Eine modulare Ozonierung mit nachfolgender Filtrationsstufe bietet eines der effizientesten Viertbehandlungen, um die neuen Vorgaben erzielen zu können.

Die wirtschaftlichste Lösung hängt vor allem von der Zusammensetzung des Abwassers und der darin vorhandenen Konzentration der Spurenstoffe ab. Starke Schwankungen in der Wasserzusammensetzung und der Durchflussmenge verursachen große Abweichungen bei der erforderlichen Ozonkapazität. Jeder Ozongenerator hat einen optimalen Betriebspunkt, bei dem die Betriebskosten minimal sind. Dieser hängt ab von der Ozonleistung und -konzentration sowie den lokalen Strom-, Sauerstoffund Kühlwasserkosten. Der optimale Wirkungsgrad im Nennbetrieb sollte bei weniger als 8 kWh/kg Ozon liegen.

Eine dynamische Modulation des Sauerstoff- und Stromverbrauchs in Abhängigkeit von den lokalen Kosten trägt somit erheblich zur Minimierung der Gesamtbetriebskosten bei.

Herausforderungen der Anlagenauswahl Die bestimmenden Parameter für die Auslegung der erforderlichen Ozonmenge sind DOC-Werte nach der Sedimentation von 5-15 mg/l mit einer Ozon-Dosierungsrate von 0,3-0,8 g Ozon/g DOC. Typische Kontaktzeiten liegen zwischen 20-30 Minuten. Besondere Beachtung gilt der Bromat-Bildung, worauf später in diesem Beitrag eingegangen wird.

Zur Auslegung der Ozonanlagen orientiert man sich in der Regel an dem maximalen Abwasservolumenstrom und den höchsten zu erwartenden DOC-Gehalt, um auch in Spitzenzeiten die Reduktionsleistung erfüllen zu können. Diese Spitzenlast wird jedoch nur selten benötigt.

Untersuchungen in mehreren Pilotprojekten von Prominent aus Heidelberg zeigen, dass in mehr als 75 Prozent der Betriebszeit von herkömmlichen Anlagen die erforderliche Ozonkapazität unter 50 Prozent der maximalen Ozonleistung liegt. Nur in 12 Prozent der gesamten Betriebszeit wird die maximale Leistung benötigt.

Gespräche mit Klärwerksbetreibern bestätigen diese Ergebnisse: Da die Effizienz eines Ozongenerators direkt von der erforderlichen maximalen Ozonleistung abhängt, ist eine solche Anlage für den Rest eines Betriebsjahres quasi überdimensioniert.

Wesentlich effizienter arbeitet ein modulares System: Im betrachteten Pilotprojekt können bis zu 16 autarke Ozonerzeugungsmodule je nach Ozonbedarf individuell aktiviert werden. Insbesondere bei Betrieb im mittleren und unteren Leistungsbereich senkt die modulare Anlage den Energieverbrauch erheblich.

Bisher sind für eine wirksame Elimination von Spurenstoffen bei maximalem Durchfluss Kontaktzeiten von 20 bis 30 Minuten üblich. Das erfordert große Kontaktbehälter aus Beton und Stahl, die hohe Baukosten verursachen und erheblichen Platz benötigen. Das Pilotprojekt in einer luxemburgischen Kläranlage mit dem modularen System hingegen liefert positive Ergebnisse trotz deutlich geringeren Kontaktzeiten. Dabei ist die Zusammensetzung des Abwassers aufgrund

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Bild: Prominent

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der unterschiedlichen Quellen (privat und industriell) eine enorme Herausforderung, da es organisch und chemisch mit hohen Bromidkonzentrationen belastet ist.

Entscheidend für die Eliminationsleistung ist die Kombination aus effizienter Einmischung und einer bedarfsgesteuerten Ozonerzeugung. Dies ermöglicht eine deutliche Reduktion der Kontaktzeit auf nur noch fünf Minuten ohne jegliche Einbußen bei der Reduktionsleistung.

Typisches Lastprofil der Ozonmenge sowie Vergleich des Wirkungsgrades herkömmlicher Ozongenerator und modulares System bei unterschiedlicher Ozonleistung.

Positive Ergebnisse mit modularem System Die Auswertungen der laufenden Pilotprojekte belegen die Effizienz von modularen Ozonanlagen als Viertbehandlung. Systeme, die Ozonung und Aktivkohle kombinieren, erreichen eine Abbaurate der Spurenstoffe von über 80 Prozent. Die im vorliegenden Beispiel eingesetzte Ozonanlage der Prominent in Kombination mit einer effizienten Einmischung ermöglicht eine deutliche Verkürzung der Kontaktzeit. Das bedeutet eine deutliche Einsparung bei den Baukosten und letztlich auch der CO2-Emissionen.

Je nach Abwassermatrix und Anforderungen an die Reinigungsleistung kann das betrachtete System aufgrund der zu- und abschaltbaren Module jederzeit an Schwankungen flexibel angepasst werden. Dank der modularen Bauweise können bestehende Anlagen einfach erweitert, ausgetauscht oder nachgerüstet werden.

Die kompakte Bauweise ermöglicht nachweislich bis zu 70 Prozent weniger Platz. Die genannten Vorteile führen somit zu einer signifikanten Minimierung der Investitions- und Betriebskosten.

Die Pilotanlage in Luxemburg zeigt zudem einen positiven Nebeneffekt: Das eingeleitete Abwasser aus dem Industriegebiet enthält Bromid. Bei der Behandlung mit Ozon kann potenziell schädliches Bromat entstehen. Die bisherigen Ergebnisse zeigen jedoch, dass durch die gute Regelung in Verbindung mit dem Drallmischer und der vorliegenden Wassermatrix trotz der hohen Bromid-Konzentrationen die Bromat-Bildung vernachlässigt werden kann. (dst)

Die vierte Stufe kommt – in Form der modularen Ozonanlage Dulcozon Ozla.

PROCESS-TIPP Kommunalabwasserrichtlinie, PFAS und vierte Reinigungsstufe: Entdecken Sie die Wasser-Themen des Jahres in unserem Online-Beitrag „Das sind die Wasser-Trends 2024”!

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WAS BRAUCHT DIE VERNETZTE WASSERWIRTSCHAFT?

Komponenten für die

Wasserwirtschaft 4.0 Wasser ist wichtig genug, dass die Vereinten Nationen dem kühlen Nass ein eigenes Nachhaltigkeitsziel gewidmet haben – doch wie kommt die Wasserwirtschaft aus dem Klein-Klein heraus? Eine Schlüsselrolle könnte wie so oft die Digitalisierung spielen, doch die braucht die passenden Komponenten.

PROCESS-TIPP Treffen Sie die Armatur-Experten auf der Valve World 2024: 3. bis 5. Dezember 2024, Messe Düsseldorf.

Dieser Beitrag basiert auf einem offiziellen Trendbericht zur Valve World.

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n der digitalen Wasserwirtschaft verschmelzen reale und virtuelle Welt. Dabei werden Messgeräte, Steuersysteme und Prozesse vernetzt. Aus dieser ganzheitlichen Betrachtung ergeben sich umfangreiche Daten, die durch Analyse zu Informationen werden: Es werden Entscheidungen vorbereitet, deren Umsetzung eingeleitet und überwacht wird. Ein großer Schritt zu einem effektiveren Wassermanagement. Hierzu tragen beispielsweise elektrische Stellantriebe bei. Sie „erfassen und speichern automatisch Prozessdaten wie Armaturenposition, Umgebungstemperatur und Vibrationen sowie Gerätedaten wie Schalthäufigkeit, Motorlaufzeit und Warnmeldungen“, erklären die Antriebsspezialisten von Auma. Die Experten für elektrische Stellantriebe aus Müllheim haben ein „digitales Ökosystem“ entwickelt, das den Anwender während des Anlagenlebenszyklus begleitet und unterstützt. Im Zentrum steht die Auma-

Bild: Auma

Mit der Auma-Cloud und der Assistant-App hat Auma ein digitales Produktportfolio entwickelt, das den Anlagenbetreiber während des gesamten Anlagenlebenszyklus begleitet und unterstützt.

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Cloud: Sie ist die Schnittstelle zu den Software-Tools – der Assistant-App und der Inbetriebnahme, Bedien- und Parametriersoftware CDT (Commissioning and Diagnostic Tool). Außerdem ermöglicht sie dem Anwender Zugang zu einer intelligenten Datenanalyse.

Anlagenstruktur virtuell nachgebildet In der Cloud wird die Anlagenstruktur virtuell nachgebildet, wobei jedem Antrieb eine Armatur zugeordnet werden kann. Antrieb und Armatur bilden in der Regel eine Einheit und aus dem Zustand des Antriebs können auch Rückschlüsse auf die Armatur gezogen werden. Die Analyse von Kennzahlen soll es Anlagenbetreibern ermöglichen, hohe Belastungen oder möglichen Wartungsbedarf frühzeitig zu erkennen und die entsprechenden Maßnahmen einzuleiten.

Die Verwaltung einer Kläranlage erfordert eine ständige Überwachung und Datenerfassung (SCADA), die jeden Schritt des Betriebs kontrolliert. Deshalb sind auch die Experten bei Rotork, Anbieter von Durchflussregelungs- und Instrumentierungslösungen, davon überzeugt, dass moderne Anlagen eine zeitgemäße Kommunikation bis zur Werksebene benötigen. „Werksleiter verlangen schneller als je zuvor mehr Informationen. Prozessbetreiber brauchen umfassende Kontrollmöglichkeiten zu jeder Tages- und Nachtzeit. Instandhaltungsleiter benötigen Informationen, um Instandhaltungsleistungen wirtschaftlich planen zu können“, erklären die Stellantrieb-Experten. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, bauen Konstrukteure des Unternehmens Feldkommunikationsnetzwerke ein, damit jeder Teil der kritischen Anlage per Computer gesteuert und überwacht werden kann. „Diese Computer sind innerhalb ihres eigenen Netzwerks für Verwaltungsund Wartungsaufgaben zuständig und tauschen Daten über die von ihnen gesteuerten Geräte und Prozesse aus.“ So könne die Rotork-Master-Station bis zu 240 Aktuatoren über drei separate Feldnetzwerke betreiben, sodass das optimale Netzwerk in verschiedenen Anlagenbereichen genutzt werden könne. Das Intelligent Asset Management (iAM) von Rotork ist ein cloudbasiertes AssetManagement-System für intelligente Aktoren und Durchflusskontrollgeräte und liefert prädiktive Erkenntnisse zur Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit.

Bild: Auma

Branchen-Special Wasser/Abwasser

Der Armaturenbranche winken umfassende Aufträge bei Wasser und Abwasser. So sichern beispielsweise mehr als 400 Stellantriebe die Abwasseraufbereitung in der JebelAli-Kläranlage der Megacity Dubai.

Auch Automatisierungsspezialist Emerson hat die Wasserwirtschaft im Fokus. Das Unternehmen entwickelte die SCADA-Plattform Zedi Saas. Die Flexibilität der Cloud-basierten Lösung ermöglicht es, unbegrenzte Datenmengen von jeder digitalen Überwachungshardware zu erfassen und sie schnell an das zuständige Personal zu übertragen, das die Daten in Echtzeit abrufen und analysieren kann, um schnellere und fundiertere Entscheidungen zu treffen. Ziel ist es, erhebliche Sicherheits- und Kontrollgewinne zu erzielen. Emerson bietet Endanwendern eine Webschnittstelle und die Möglichkeit, Daten an Plattformen von Drittanbietern weiterzuleiten, was eine Fernsteuerung und Optimierung über einen Cloud-basierten Datenzugriff ermöglicht.

Wachsende Anforderungen in Klärwerken Die Anforderungen in Klärwerken wachsen: „In den vergangenen Jahren waren neben Arzneimittelrückständen, Pestiziden und Mikroplastik auch multiresistente Keime ein Thema, die insbesondere durch den übermäßigen Einsatz von Reserveantibiotika in der Tiermast entstehen“, berichtet Prof. Dr. Uli Paetzel, Präsident der DWA Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall. Auf diese Herausforderungen geht Fromme Armaturen mit Ventilen aus hochwertigeren Materialien ein, die dem aggressiven Abwasser Stand halten. Die Komponenten fertigt das Unternehmen aus Stahlguss und Edelstahl nach DIN und ANSI-Norm an.

Um dem Abwassermarkt gerecht zu werden, gehören Absperrschieber in verschiedenen Ausführungen zum Portfolio. Lukrative Aufträge warten auf die Armaturenbranche. So lieferte zum Beispiel Sistag über 700 Armaturen – darunter Plattenschieber und Absperrklappen – für die Abwasserreinigungsanlage in Basel, Schweiz, die etappenweise bis 2025 in Betrieb geht. Die Anlagenerweiterung ermöglicht nicht nur eine höhere Kapazität, sondern auch eine optimierte Abwasserreinigung.

Neben widerstandsfähigen Armaturen werden Digitallösungen für eine moderne Wasserwirtschaft benötigt – heute mehr denn je. Zahlreiche Unternehmen werden zum Teil von Wasser 4.0, der Revolution reinsten Wassers. Die Investitionen in die Entwicklung moderner Systeme werden sich am Ende rechnen – für die Zulieferer und die Anwender. (dst) PROCESS 5 | 2024

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Absperrklappe GEMÜ R471

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ENERGIESPARENDE KLÄRSCHLAMMTROCKNUNG

Klärschlammtrocknung: Raus mit dem Phosphor

Immer mehr Länder erlassen klare Vorschriften zur Trocknung oder Verbrennung von Klärschlamm. Dezentrale, individuelle Lösungen zur autarken Trocknung machen Kommunen unabhängiger. Kosten für Lagerung und Transport werden geringer. Das zeigt ein Pilotprojekt in Österreich mit Klärschlammtrocknung zur Rückgewinnung von Phosphor.

VERFASST VON

Petra Schlachter Technische Redakteurin Harter GmbH

I

n Österreich sieht der Bundes-Abfallwirtschaftsplan 2017 unter anderem vor, dass bis 2030 bis zu 85 Prozent des Klärschlamms einer Phosphorrückgewinnung zuzuführen ist. Für die Herstellung von beispielsweise phosphorhaltigem Dünger aus Klärschlammaschen ist eine Monoverbrennung bzw. Trocknung Voraussetzung. Mit diesem Gesamtplan soll zum einen vermieden werden, dass Mikroplastik und Schwermetall weiterhin in den Boden gelangen. Zum anderen kann der Phosphor als wertvoller Dünger verwendet werden. „Wir haben uns diesem Thema frühzeitig gestellt und haben heute eine energiesparende Kondensationstrocknung samt ausgeklügelter Fördertechnik erfolgreich im Dauerbetrieb“, berichtet Johann Seiwald, Geschäftsführer beim Abwasserverband Großache Nord in Tirol.

Zunächst einmal wurde eine Varianten- und Wirtschaftlichkeitsuntersuchung durchgeführt. Das damit beauftragte Ingenieurbüro verglich hierbei unter anderem mehrere Trocknungsverfahren miteinander. Voraussetzung für die Trocknung ist grundsätzlich, dass der Schlamm mechanisch vorentwässert wird. Danach liegt der Wassergehalt bei 25 bis 30 Prozent. Ziel bei diesem Projekt war, den Schlamm einer Volltrocknung zu unterziehen, d. h. auf > 90 Prozent Trockensubstanz. Der Klärschlamm ist dann biologisch stabil. Um das gebundene Wasser nach der Entwässerung entziehen zu können, ist ein spezifischer Energieeinsatz erforderlich.

Und je trockener der Schlamm wird, umso mehr Energie ist notwendig, um die verbleibende Feuchte zu entziehen. Bei einem Trocknungsziel von über 90 Prozent ist also das Thema Energieaufwand enorm wichtig – in der heutigen Zeit sowieso grundsätzlich.

Bild: Harter

Energie und Kosten

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Als Ergebnis der Recherche wurde eine Hochtemperaturtrocknung nicht weiter in Betracht gezogen. Auch von Systemen, bei denen Prozessluft nach außen abgeführt wird und deshalb eine Abluftbehandlung erforderlich wäre, wurde abgesehen. Das Entstehen von gefährlichen Staub-Luft-Gemischen war ebenso ein Ausschlusskriterium. Der Blick richtete sich hier somit bereits auf die energiesparende Kondensationstrocknung mit Wärmepumpe. Diese Technologie erzielte den besten Energiewert in diesem speziellen hohen TS-Segment. Seiwald erläutert: „Wir betreiben in der betreffenden Kläranlage eine Aufbereitungsanlage für regionale Speisereste. Aus dem anfallenden Substrat wird Methangas produziert. Hieraus werden dann ca. 140 Prozent Eigenstrom erzeugt. Deshalb war es für uns noch naheliegender, in einen strombetriebenes Trocknungssystem zu investieren und den Strom aus den beiden vorhandenen BHKWs entsprechend zu nutzen.“ Auch arbeitet diese Art der Trocknung abluftfrei und bot das höchste Maß an Sicherheit in Sachen Explosionsschutz.

Bei der Untersuchung wurde auch nochmals deutlich, dass eine Trocknung grundsätzlich wirtschaftlich notwendig und sinnvoll ist. Die Entsorgungskosten für

Branchen-Special Wasser/Abwasser

Klärschlamm stiegen allein im Projektzeitraum um 20 Prozent an. Und die Betreiber rechnen mit weiteren Preissteigerungen in den nächsten Jahren. Im Vergleich der Investitionskosten schnitt die Kondensationstrocknung ebenso gut ab, da sie verhältnismäßig gering und damit auch für kleinere Kläranlagen interessant sind.

Auch zukünftiger Aufwand für Wartung wurde als gering eingestuft. Durch die Trocknung würde sich die anfallende Menge Klärschlamm um 75 Prozent verringern. Damit fallen auch die Transportkosten zum Entsorger deutlich niedriger aus, was sich auch positiv auf die Senkung der CO2-Emissionen auswirkt.

Neben all diesen Aspekten kamen natürlich noch andere wichtige Faktoren wie Technik, Wirtschaftlichkeit, Emissionen und Logistik hinzu. Auch Brand- und Explosionsschutz waren wichtige Themen. Ebenso spielten die Belange der Behörden und der hier zuständigen Techniker eine große Rolle. Ihre Anforderungen konnten im Vorfeld des Projektes abgestimmt werden. Am Ende fiel die Entscheidung in Sachen Trocknung auf die Wärmepumpen-basierende Kondensationstrocknung, die bei niedrigem Energiebedarf hohe Leistungen erbringt und auch sonst noch einige Vorteile mit sich bringt.

Besondere Anforderung: Hohe Auslastung im Wintersportgebiet Der Tiroler Abwasserverband Großache Nord betreibt die Kläranlage Erpfendorf, in der die Abwässer von drei Gemeinden mit circa 25.000 Einwohnern gereinigt werden. Erpfendorf liegt in einer touristisch stark erschlossenen Region. In der Wintersaison kommen sehr viele Wintersportgäste, im Sommer Familienurlauber, Bergund Radsportbegeisterte. In dieser Zeit steigt die Personenanzahl auf fast das Doppelte an – und somit auch die Abwassermenge. Das galt es bei Planung und Auslegung der Gesamtanlage zu berücksichtigen.

Nachdem die Tiroler Landesregierung einen entsprechenden Bewilligungsbescheid erteilt hatte, beauftragte der Abwasserverband zunächst einmal den Generalunternehmer Sonnek Engineering aus Wien mit der Gesamtplanung dieses Großprojektes. Dieser wiederum holte sich die Technologiepartner Siag K. Seidnitzer und Harter ins Boot. Siag war für die Fördertechnik zuständig und Harter für die Trocknung. Gemeinsam realisierten sie eine energiesparende Klärschlamm-Bandtrocknung mit ausgeklügelter Fördertechnik. Durch die konstruktive und innovative Zusammenarbeit der verantwortlichen Firmen und des Projektleiters Sonnek wurden alle wichtigen Schnittstellen wie Planung, Engineering, Fertigung, Montage, Inbetriebnahme und Service optimal aufeinander abgestimmt.

Ausgeklügelte Fördertechnik Der Nassschlamm wurde bisher – und wird auch weiterhin – in einer offenen, aber überdachten Halle zentral auf dem Gelände der Kläranlage deponiert. „Diese Halle bot ausreichend Platz für die Trocknungsanlage, die letztlich dort auch installiert wurde“, erläutert Reinhold Specht, geschäftsführender Gesellschafter bei Harter.

Auch um die Halle herum ist genügend Platz, um die Transportcontainer anzuliefern und abzufahren.

In der Praxis sieht die Lösung heute folgendermaßen aus. Der ausgefaulte Schlamm wird auf der Kläranlage PROCESS 5 | 2024

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ge-Einrichtungen steuern sowohl den Füllstand im Nassschlamm-Annahmebunker, der wiederum die Beschickung des Trockners steuert, als auch die optimale Beschickung der Transportcontainer.

Bild: © vchalup - stock.adobe.com

Kontinuierlich und schnell trocknen

Um in den nächsten Jahren den Stoffkreislauf Phosphor zu schließen, sollen Klärschlämme für die Wiedergewinnung von Phosphor recycelt werden.

mittels zwei Schneckenpressen mechanisch entwässert.

Nach der Entwässerung fördern zwei Schnecken den Schlamm in den so genannten Nassschlamm-Annahmebunker mit dosierbarem Austragsboden. Fünf Förderschnecken bringen den Schlamm in eine querliegende Sammelförderschnecke. Von dort aus gelangt er über eine Schrägförderschnecke von oben in die Trocknungsanlage und wird auf den gewünschten TS-Gehalt getrocknet. Nach der Trocknung wird das Trockengut über eine Schrägförderschnecke wieder nach oben zu einer reversierbaren Horizontalförderschnecke gefördert. An jedem Ende befindet sich über zwischengeschaltete Zellenradschleusen je eine horizontale Verteilschnecke.

Diese sind höhenverstellbar über den zwei Transportcontainern angebracht und haben je drei Ausläufe, um die Container gleichmäßig zu beschicken. Insgesamt werden zwei Transportcontainer mit je 34 Kubikmetern Inhalt eingesetzt. Diese werden abwechselnd mit Trockenschlamm beschickt, der danach zur Deponie bzw.

Verbrennung gebracht wird.

Mithilfe von Verwiege-Einrichtungen lieferte Siag eine Lösung für die komplexe Fördertechnik. Die Verwie-

Für die Herstellung von phosphorhaltigem Dünger aus Klärschlammaschen ist eine Monoverbrennung bzw. Trocknung Voraussetzung.

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Das Trocknungssystem ist ein Bandtrockner mit zwei horizontal angeordneten Bändern und fünf Modulen.

Die gesamte Anlage ist 11,3 Meter lang, 3,2 Meter hoch und 2,4 Meter breit. Der Schlamm gelangt über einen Trichter auf das obere Band und durchläuft alle Module.

Am Ende wird das Band umgelenkt. Der Schlamm fällt auf das untere Band und durchläuft abermals die gesamte Länge des Trockners. Die Bandgeschwindigkeit ist einstellbar. Insgesamt drei Sensoren überwachen die Schütthöhe auf beiden Bändern. Die fünf Module sind direkt miteinander verbunden und bilden so ein kompaktes System. Jedes Modul verfügt über ein eigenes Umluftsystem. Die eigens für Harter konzipierten Umluftventilatoren erzeugen eine Luftgeschwindigkeit von maximal 37.500 Kubikmeter pro Stunde.

Die in jedem Modul integrierte Entfeuchtungseinheit stellt die erforderliche Prozessluft bereit und ist auch für den Kondensationsprozess verantwortlich. Der Bandtrockner ist für eine anfallende Menge Schlamm von 2.200 Tonnen Schlamm pro Jahr ausgelegt. Da es sich um ein modulares System handelt, ist der Trockner jederzeit erweiterbar. Die Steuerung des gesamten Bandtrocknungssystems erfolgt durch ein HMI-BedienPanel am Schaltschrank der Anlage. Die Anschlussleistung der gesamten Anlage beträgt 120 Kilowatt.

Specht erklärt: „Für die Trocknung des Schlammes wird ein spezielles Niedertemperaturverfahren eingesetzt, das wir vor über 30 Jahren entwickelt haben. Die Kondensationstrocknung mit Wärmepumpe ist ein hocheffizientes Verfahren, das in Temperaturbereichen von 20 bis 90 °C energiesparend trocknet.“ Im Falle Erpfendorf läuft die Trocknung bei 40 °C ab. Die Trocknungszeit ist steuerbar und beläuft sich standardmäßig auf zwei Stunden. Der Trockensubstanz-Gehalt des Schlammes liegt vor der Trocknung bei 18 bis 26 Prozent und am Ende bei ca. 90 Prozent. Die Wasserentzugsleistung liegt bei max. 7,5 Tonnen pro Tag. Sie entspricht somit den Vorgaben von sechs bis acht Tonnen pro Tag. Die für die Trocknung benötigte Prozessluft ist extrem trocken und damit ungesättigt. Physikalisch bedingt nimmt sie die Feuchte des Schlammes gut und schnell auf. Anschließend wird die Luft gekühlt, das Wasser kondensiert aus und wird dem Zulauf zur Kläranlage zugeführt. Die Trocknungsanlage ist ein energetisch und lufttechnisch geschlossenes System. Deshalb ist keine Abluftbehandlung erforderlich. Der geschlossene Kreislauf macht diese Art der Trocknung auch unabhängig von jahreszeitlichen oder klimatischen Schwankungen und bietet somit eine hohe Prozesssicherheit.

Seiwald resümiert zufrieden: „Die Entscheidung des Verbandes, den Klärschlammtrockner mit der Firma Harter zu realisieren, hat sich für uns als optimal erwiesen. Die Zusammenarbeit hat sich durch hohe Qualität und Fachkompetenz ausgezeichnet. Das Credo der ausführenden Firmen, immer auf das beste Ergebnis zielstrebig hinzuarbeiten, hat zum großen Erfolg dieses Projektes geführt. Als Betreiber der Kläranlage sind wir damit für die Zukunft bestens aufgestellt.“ (agk)

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Bild: Gebrüder Lödige Maschinenbau GmbH

Klärmschlamm für die Verwertung konditionieren: So geht’s In der Kläranlage Bottrop und umliegenden Klärwerken fallen Jahr für Jahr 220.000 Tonnen Klärschlamm an. Um einen optimalen thermischen Prozess zu gewährleisten, muss dieser Klärschlamm vor der Verbrennung konditioniert werden. Im Fokus steht dabei der Trockensubstanzgehalt (TR-Gehalt). Ein bestimmtes Mischverhältnis von feuchtem und getrocknetem Klärschlamm sowie eine gute Homogenität sind für die Qualität der thermischen Verwertung also entscheidend. Hinzu kommen Anforderungen an die Struktur des Materials. Für einen optimalen thermischen Prozess muss eine definierte Stückigkeit erreicht werden. Als geeignetes Verfahren für die Konditionierung des Klärschlamms erwies sich die Ver-

mischung und Strukturierung in einem Pflugschar-Mischer Typ KM DW von Lödige Maschinenbau. Die Maschine ist für den kontinuierlichen Betrieb ausgelegt und basiert auf dem von Lödige in die industrielle Mischtechnik eingeführten Wirbelbettverfahren, das eine sehr gute Durchmischung gewährleistet. Die speziell entwickelten Schaufeln rotieren wandnah in einer horizontalen Trommel und erzeugen dabei ein Wirbelbett. Der Prozess ermöglicht eine hohe Homogenität bei konstanter Reproduzierbarkeit. Konkret kommen in der Kläranlage Bottrop zwei Pflugschar-Mischer des Typs KM 600 DW zum Einsatz. Ifat: Halle A2, Stand 129 www.loedige.dem

PUMPEN

Pumpen für insbesondere schmutzbeladene Abwässer müssen mehr können als „nur“ flüssige Medien fördern – das weiß auch Tsurumi, bisher hauptsächlich als Hersteller von Schmutzwasser-Tauchpumpen bekannt.

Das Unternehmen bringt zur IFAT smarte Abwasserpumpen und Tauchrührwerke, etwa Rührwerke der MMR-Serie zum Mischen, Rühren, Auflösen und Belüften. Mit Motoren bis 7,5 kW und Dreiblattpropellern bis 650 mm Durchmesser bewältigen sie Wasserdichten bis 1.100 kg/m3. Die Aggregate sind mit Tsurumis TRN-Tauchbelüfter kombinierbar. Mit der neuen CZ-Serie will Tsurumi den Maßstab bei Abwasserpumpen bis 15 kW neu definieren. Sie wurde speziell

für Wasser mit schwierigen und harten Feststoffen entwickelt. Der Hersteller realisierte dafür eine Shredder-Konstruktion mit herzförmiger Ansaugplatte und scharfem Scherenmechanismus, der ein Verstopfen der Pumpe verhindern soll.

Diese und weitere Aggregate sogar von Fremdherstellern verknüpft Tsurumi-Connect: eine neue „smarte“ Elektronik, die das Funktionieren des angeschlossenen Geräts überwacht. Individuelle Programme übernehmen die Steuerung und geben Nachricht, wenn Leistungsdaten erreicht sind, das Gerät bewegt wird oder Fehlfunktionen auftreten. Mit seiner kompakten Abwasserhebeanlage Tsurubox demonstriert Tsurumi

Thomapren®-EPDM/PPSchläuche – FDA konform

Bild: Tsurumi

Smarte Pumpen und Rührwerke bringen Bewegung ins Abwasser

den Einsatz live am Stand. Dort laufen auch Pumpen wie der Flachsauger LSC in neuester Version, der Wasser bis auf einen Millimeter Restpegel aufnimmt, im nassen Demobetrieb. Ifat: Halle B1, Stand 444 www.tsurumi-global.com

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Elastischer Pumpen-, Pharma- und Förderschlauch für höchste Ansprüche • High-Tech-Elastomer EPDM/PP: Temperaturbeständig bis +135 °C, UV-beständig, chemikalienresistent, niedrige Gaspermeabilität • Für Schlauchquetschventile und Peristaltikpumpen: Bis zu 30 mal höhere Standzeiten gegenüber anderen Schläuchen • Biokompatibel und sterilisierbar: Zulassungen nach FDA, USP Class VI, ISO 10993, EU 2003/11/EG

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Branchen-Special Wasser/Abwasser

PFAS AUS WASSER ENTFERNEN

So lassen sich PFAS dank Ionentauscher aus Wasser entfernen Die als PFAS bekannten Per- und Polyfluoralkyl-Substanzen sind derzeit extrem umstritten. Während die EU damit liebäugelt, einfach alle derartigen Stoffe auf einen Schlag zu verbieten, suchen andere nach Wegen, PFAS etwa aus Wasser- und Abwasserströmen zu entfernen. Dabei können Ionentauscher einen möglichen Weg aufzeigen: So erweitert Lanxess sein Sortiment von Selektivharzen zur effizienten Entfer-

nung von Schadstoffen mit einem makroporösen Anionenaustauscherharz. Das Material mit dem Namen Lewatit Mono Plus TP 109 ist speziell zur effizienten Entfernung von Schadstoffen wie per- und polyfluorierten Alkylverbindungen (PFAS) aus Wasser abgestimmt, so die Entwickler. Neben seiner hohen Selektivität zeichnet sich das makroporöse Harz durch eine vorteilhafte Kinetik und hohe Foulingresistenz aus. Die einheit-

liche Perlengröße sorgt für eine verbesserte Hydraulik. Es kann mit etablierten Regenerationschemikalien wie Methanol und Natriumchlorid regeneriert werden. Das Material kann neben unterschiedlichen PFAS auch komplexe Anionen wie Nitrat, Bromat, Chlorat und Perchlorat binden. Selbst die Chloratentfernung aus konzentrierter Natronlauge ist möglich. www.lewatit.de

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Bild: Invent

Für getauchte Belüftungen

Zu jedem getauchten Belüftungssystem in der Abwasserreinigung gehört eine Druckluftzufuhr, um die Luft für den Austritt unter der Wasseroberfläche zu komprimieren. Für diese Anwendung hat Invent ein fortschrittliches Turbogebläse entwickelt und „state-of-theart“-Fertigungstechniken umgesetzt, die es ermöglichen, Gebläse an die Anforderungen der jeweiligen Kläranlage anzupassen, um Energieverbrauch und Betriebsbereich für den Prozess zu optimieren. Das Iturbo-Gebläse ist ein Radialverdichter in ein- oder zweistufiger Ausführung. Der Verdichter wird direkt von einem Hochgeschwindigkeits-Permanentmagnetmotor angetrieben. Die Motorkühlung erfolgt durch ein Zwei-WegeLuftkühlsystem. Da das Kühlsystem unabhängig von der Prozessluft ist, kann das Gebläse bei Temperaturen von über 50 °C eingesetzt werden. Ifat: Halle A2, Stand 327/426 www.invent-uv.de

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Branchen-Special Wasser/Abwasser

BELÜFTUNG

Klärwerksbetriebe stehen zunehmend vor der Herausforderung, ihre vorhandenen Belüftungssysteme an den tatsächlichen Bedarf anzupassen. Die Betreiber wappnen sich zunehmend für saisonale Schwankungen der Abwassermengen oder für Einzelereignisse wie Starkregen, um in Zukunft schneller auf Veränderungen reagieren zu können. Hinzu kommt der Trend, dass sich mehrere Klärwerke und Betreiber zusammenschließen, um gemeinsam Anlagen mit höherer Effizienz und flexibler auszulegen.

Gemeinsam profitieren sie von Skaleneffekten und senken ihre Betriebskosten.

Für kleine Kommunen bzw. Anlagen mit niedrigem Abwasseraufkommen sind Drehkolbengebläse oder Schraubenverdichter eine bewährte Technik zur Abwasserbelüftung. Sie sind ideal für niedrige bis mittlere Belastungen ausgelegt und lassen sich flexibel an den aktuellen Bedarf anpassen. In größeren Kommunen und Städten sind die Belüftungssysteme allerdings nicht immer bedarfsorientiert ausgelegt, da sie mitunter vor langer Zeit geplant und eingesetzt wurden und mit Technologien arbeiten, die nicht mehr den wirtschaftlichen und umweltgerechten Anforderungen entsprechen.

Die Folge: falsche Dimensionierungen oder Einstellungen führen zu erhöhtem Energieverbrauch und zu einer schlechteren Abwasserbehandlung.

Mittlerweile werden auch verschiedene Aggregate zu Clustern zusammengefasst, um die Abwasserbehandlung für mittlere und größere Städte zu optimieren. Dazu gehören teilweise unterschiedlichste Belüftungseinheiten wie Schraubenkompressoren, Gebläse oder Turbokompressoren. Im Betrieb werden bei geringerem Bedarf die

Bild: Continental Industrie

Effizienzsteigerungen per Cluster in Klärwerksbetrieben

kleineren Einheiten zuerst gestartet – erhöht sich der Verbrauch, schalten sich größere Aggregate zu.

Eine solche bedarfsorientierte Belüftungsmöglichkeit bieten auch die neuentwickelten Turbokompressoren von Continental Industrie aus Dormagen. Die neue Serie mit der Modellbezeichnung TCB-08 oder -012 deckt ein Leistungsspektrum von 5.000-12. 000 Nm3/h ab. Die Einheiten sind kompakt und bieten dank mechanischer Ölpumpe einen verzögerungsfreien Prozessstart. Hochwertige Keramikkugellager sorgen bei hohen Drehzahlen für eine geringe Reibung und Wärmeentwicklung, eine hohe Korrosionsbeständigkeit und insgesamt für geringeren Verschleiß. Sie lassen sich entweder mit der größeren Turbokompressorserie THC von Continental kombinieren

(Leistungsbereich bis 35. 000 Nmm3/h) oder mit anderen Aggregaten. Dadurch schließt Continental die Lücke für alle Leistungsspektren.

Die TCB-Kompressoren sind mit Vor- und Nachleitapparat ausgestattet, um eine effiziente Luftverteilung vorzunehmen, Druckschwankungen zu reduzieren und Energie einzusparen. Durch die präzise Anpassung von Parametern wie IGV, VDV und anderen Betriebsparametern lässt sich der Close-tosearch Punkt dieser Komponenten definieren, um die benötigte Luftmenge bei minimalen Energieverlusten und höchster Effizienz bereitzustellen. Mit der Steuerung und Überwachung des Betriebspunktes erhöht sich auch die Lebensdauer des Kompressors.

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PUMPEN

Effizient wie bei der Installation: Diese Pumpe hält sich per Fernzugriff fit

Bild: Vogelsang

gleich leistungsstarke Techniken angewiesen. Verschleiß geht da aufgrund von Ineffizienzen schnell ins Geld, weswegen Vogelsang die Exzenterschneckenpumpe mit einem per Fernwartung nachstellbaren Rotor ausrüstet.

Die Pumpe zeichnet sich durch eine konische RotorStator-Geometrie und ein cleveres Einstellsystem aus.

Durch formgenaues Nachstellen des Rotors wird Verschleiß kompensiert. So ist eine konstante Förderleistung bei hohem Wirkungsgrad sichergestellt – ohne kosten- und zeitaufwändigen Teile-

Kläranlagen, die aufgrund ihrer anspruchsvollen Verfahrensschritte einen hohen Anteil am kommunalen Stromverbrauch haben, sind auf energieeffiziente und zu-

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wechsel. Über eine Statusanzeige kann sich der Anwender zugleich kontinuierlich und in Echtzeit über den Zustand der Pumpe informieren. Somit sind Wartungseinsätze bei der Pumpe seltener nötig und besser planbar. Ist die Hicone mit der automatischen Nachstellung ausgestattet und mit der Fernwarte verbunden, kann der Rotor bei Bedarf von der Leitwarte aus nachgestellt werden.

Davon profitieren insbesondere Kläranlagenbetreiber mit Pumpen im Remote-Einsatz – beispielsweise in Pumpstationen, die meist nicht durch Fachkräfte vor Ort betreut werden. Zudem ist die Hicone für höhere Drücke von bis zu zwölf bar ausgelegt. Ifat: Halle B1, Stand 347/446 www.vogelsang.info

Branchen-Special Wasser/Abwasser

ECHTZEITÜBERWACHUNG FÜR KLÄRANLAGEN

Durchblick in Echtzeit

Der Zulauf des Dekanters in der Abwasserbehandlung ist permanent Änderungen unterworfen – Temperatur, Niederschläge und die Art des angesiedelten Gewerbes haben Einfluss auf die Zusammensetzung. Der Dekanter muss immer wieder angepasst werden, um am optimalen Betriebspunkt zu arbeiten. Das bedarf täglich mehrerer Proben zur Überprüfung des wichtigsten Wertes: der Trockensubstanz des Feststoffs. Jedoch liegt der Wert jeweils erst nach einer halben Stunde vor. Zeigt dieser, dass die Regelung des Dekanters optimiert werden muss, hat man bereits Zeit verloren. Das will Gea mit der Echtzeitüberwachung Intellicant ändern, die Dekanter automatisiert und optimiert. Als Upgrade-Kit für bestehende Gea-Systeme entwickelt, soll damit der Dekanter automatisch am Betriebsoptimum gefahren werden. Im Ergebnis bedeutet das für die Betreiber höhere Trockensubstanzwerte, weniger Aufwand, weniger Entsorgungskosten und hohe Prozesssicherheit. Intellicant besteht aus einem Sensorpaket und einer Software, dem „Virtual Operator“. Die Sensoren überwachen in Echtzeit die Feststoffkonzentration des Zulaufs, die Trübung des Zentrats und die Trockensubstanz im Austrag. Diese Sensordaten werden per lokaler Netzwerkverbindung an den Virtual Operator übertragen. Die Software ist in die vorhandene Anlagensteuerung des Dekanters integriert und reagiert automatisch auf die eingehenden Daten.

Ifat: Halle A1, Stand 451 www.gea.com

PUMPEN

Bild: KSB SE & Co. KGaA, Frankenthal

Maßgeschneidert für Wasser Mit der zunehmenden Größe von Wassertransportsystemen sind auch die Volumenströme und damit die erforderlichen Pumpengrößen stetig angewachsen. Um dieser Entwicklung Rechnung zu tragen, hat KSB die Baureihe RDLO von 21 Baugrößen auf 33 erweitert. Dabei handelt es sich um längs geteilte Spiralgehäusepumpen, deren Haupteinsatzgebiet der Transport von sauberem Wasser ist. Diese Baureihe wird vor allem aufgrund ihrer Langlebigkeit in Pumpstationen auf der ganzen Welt eingesetzt. Erreicht werden die hohen Standzeiten durch ein Gehäuse mit Doppelspirale, welches die Radialkräfte kompensiert und einem doppelflutigen Laufrad, das die Axialkräfte ausgleicht. So werden die großzügig dimensionierten Lager nur minimal belastet.

Hohe Wirkungsgrade garantieren laut Hersteller niedrige Energiekosten über die Laufzeit. Servicefreundlichkeit spielte bei der Konstruktion eine wichtige Rolle.

Mit der Baureihenerweiterung lassen sich jetzt Fördermengen von bis zu 20.000 m³ in der Stunde und Förderhöhen bis zu 300 m realisieren. Ifat: Halle B1, Stand 227/326

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BEILAGENHINWEIS

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Dieser Ausgabe liegen Beilagen der Firma

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RCT Reichelt Chemietechnik GmbH & Co., Heidelberg,

sowie zum Teil von MEORGA GmbH, Nalbach, bei.

Wir bitten freundlichst um Beachtung.

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Dossiers zur ACHEMA

Wann kommt denn nun die Pumpe zum Ausdrucken? Für eine neue Podcast-Folge besuchten wir den Kreiselpumpenspezialisten KSB und fragten nach, ob es das schon wieder mit dem 3D-DruckHype war. Marco Godenschwege, Regional President Central Europe und Verantwortlicher für die Nutzung der Additiven Fertigung, hat seine ganz eigene Sicht der Dinge: 2024 liefert die additive Fertigung auch anspruchsvollere Komponenten, die den hohen Ansprüchen der Prüforganisationen genügen. Ob als Prototyp, als hoch beanspruchtes Bauteil oder zur Produktion eigentlich bereits abgekündigter Ersatzteile – die Einsatzmöglichkeiten sind ebenso endlos wie die möglichen Geometrien. Jetzt müssen nur noch die Anwendungen folgen.

„Experten sind Leute, die sich nach Regeln irren.“ Paul Valéry, französischer Lyriker, Philosoph und Essayist, (1871-1945)

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Wussten Sie, dass …? … einer der bedeutendsten Begründer der Chemie als klassische Naturwissenschaft vor 230 Jahren ein trauriges Ende fand? Der französische Chemiker Antoine Laurent Lavoisier erklärte erstmals den Verbrennungsprozess wissenschaftlich und widerlegte die damals vorherrschende Phlogistontheorie, er fasste den Elementbegriff neu und trug wesentlich zur rationellen chemischen Nomenklatur bei. Während der Französischen Revolution wurde er aufgrund seiner Rolle als Steuereinnehmer angeklagt und als Erpresser bezeichnet. In einem Schauprozess zum Tode verurteilt, starb er am 8. Mai 1794 durch die Guillotine. Dem fanatischen vorsitzenden Richter des Revolutionstribunals Jean-Baptiste Coffinhal (1762–1794) wird oft der Ausspruch in den Mund gelegt: „Die Republik braucht weder Wissenschaftler noch Chemiker. Der Lauf der Justiz darf nicht aufgehalten werden.“

Bild: ©Oleksandr Pokusai - stock.adobe.com

AUS DER SPRÜCHEKÜCHE

Bild: © Pierre Choumoff/ Roger-Viollet; Public domain, via Wikimedia Commons

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Diesen und zahlreiche weitere spannende Podcastfolgen zu Trendthemen in der Prozessindustrie finden Sie auf: process.de/process-podcast

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DECHEMA-FORUM

Bild: Dechema

Funktionale Materialien – ohne geht es nicht Poröse Materialien, bei denen wenige Gramm Substanz in ihrem Inneren die Oberfläche eines ganzen Fußballfelds enthalten; Werkstoffe, die kleine Schäden an der Oberfläche „von selbst“ heilen; Klebeverbindungen, die fest haften, solange das gewünscht ist, aber sich bei Bedarf lösen lassen – die Welt der Materialien ist vielfältig und faszinierend. Viele von ihnen spielen in der Verfahrenstechnik oder in unserem Alltag eine herausragende Rolle, Dr. Florian Paul ob als Katalysatorträger, Adsorbentien, Wissenschaftlicher Fachreferent Filter, Klebeverbindungen oder Dich- Dechema e.V. tungen. Funktionale Materialien und das Wissen über ihre Herstellung, Nutzung und Wiederverwertung machen die Erschließung zahlreicher Verfahren möglich, die in der industriellen Transformation dringend gebraucht werden. Gleichzeitig ist eine enorme Expertise über Verfahrens- und Reaktionstechnik notwendig, um sie mit genau den richtigen Spezifikationen und Funktionalitäten herzustellen und in die Nutzung zu bringen.

Deshalb gehören funktionale Materialien seit jeher ins Portfolio der Dechema.

Mit der Gründung der Fachsektion Funktionale Materialien wird dies seit letztem Jahr auch nach außen sichtbar. Die Gremien und Themen der Fachsektion sind breit gefächert; gemeinsam ist ihnen, dass sie das Thema Funktionale Materialien nicht nur bearbeiten, sondern auch in der Forschungslandschaft besser sichtbar machen wollen. Dazu sollen die neuen Strukturen beitragen – wer mitmachen möchte, hat die Gelegenheit, sich aktiv in der Fachsektion zu engagieren und den Funktionalen Materialien eine Stimme im Chor der chemischen Technik und Biotechnologie zu verleihen!

Infos unter: https://dechema.de/FS_Funktionale_Materialien

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Whitepaper-Tipp Smart Manufacturing in der Pharmaindustrie Wenn Sie wissen wollen, wie ein pharmazeutisches Produkt, für das bisher ein bis zwei Monate Produktionszeit benötigt wurden, nun nach zwei Tagen fertig sein kann, habe ich einen Tipp für Sie. Zudem erfahren Sie, wie das industrielle Internet der Dinge die pharmazeutische Produktion verbessern kann, wie der Pharmaindustrie die personalisierte Produktion ohne Effizienzeinbußen gelingen kann, sowie acht Aspekte für die flexible, papierlose Biopharma-Zukunft. Klicken Sie sich durch unsere aktuellen, kostenlosen Pharma-Whitepaper und schlauen Sie sich auf. Unter www.process.de/whitepaper finden auch Sie mit Sicherheit ein thematisch passendes Whitepaper für sich.

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PROCESS 5 | 2024

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Vorschau

Highlights PROCESS 6-2024

Im nächsten Heft lesen Sie: Das sind die Top-Trends der Achema Die Weltleitmesse der Chemie kehrt 2024 zurück nach Frankfurt, und wir nehmen Sie mit zu den spannendsten Trends, Ausstellern und Entwicklungen – von Wasserstoff-Visionen bis Technologie-Trends! Selten war eine Achema so digital, so grün und so spannend wie 2024.

Gut gepresst ist halb geheilt Damit aus Rezepturen Produkte werden, braucht die Pharmaund Nutritionbranche die passenden Technologien. Gefragt sind integrierte Lösungen für den gesamten Produktionsprozess.

Schlank designt, schnell in der Prozessführung und Umrüstung – wie diese Lösungen aussehen? Wir verraten es.

PROCESS 6-2024 erscheint am 3. Juni.

Bild: Dechema e.V. / Markus Püttmann

Wärmeübertrager können mehr Heiße Sache: Wärmeübertrager sind mehr als nur Energieschlucker: Richtig eingesetzt, sind die Aggregate effiziente Prozess-Enabler, die mit Langlebigkeit und Leistung glänzen.

Wie Sie mehr aus Wärmetauschern heraus holen und Prozesseffizienz mit Nachhaltigkeit versöhnen, lesen Sie im Juni!

Zwischen Mega-Investments in „grüne” Technologien und der bekannten Forderung nach Effizienz und Wettbewerbsfähigkeit kann man schon einmal den Kopf verlieren. Gelingt der Chemie der Befreiungsschlag, oder wird die Branche zwischen den Interessengruppen zerrieben? Die Achema will Antworten geben.

kann kein Wässerchen trüben

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. – . September  Vogel Convention Center Würzburg .

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DEKARBONISIERUNG, ENERGIE EFFIZIENZ, KREISLAUFWIRTSCHAFT

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DIGITALISIERUNG BRINGT ZUSAMMEN, WAS ZUSAMMEN GEHÖRT

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Mehr Vielfalt, mehr Raum für fachlichen Austausch und neue Netzwerkmöglichkeiten: Beim Smart Process Manufacturing Kongress 2024 erwarten die Teilnehmenden zwei parallele Hot Topic-Sessions zu Safety & Security sowie Energie- & Ressourceneffizienz. Diese bieten Expert:innen aus unterschiedlichen Bereichen die einzigartige Möglichkeit, sich enger zu vernetzen, auszutauschen und voneinander zu lernen. www.smart-process-manufacturing.de

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