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Einzige Fachzeitschrift für Industrie-, Gewerbe-, Klimakälte und Wärmepumpen

Die Migros-Luzern-Betriebszentrale in Dierikon beliefert ihre rund 55 Migros-­Supermarktfilialen in der Zentralschweiz mit Frischprodukten. Damit die Produkte zur richtigen Zeit und in der richtigen Menge an die Filialen ausgeliefert werden können, benötigt es eine ausgeklügelte ­Logistik sowie zahlreiche Bereiche mit temperaturgeführten Räumen.

Um diese Rahmenbedingungen zu gewährleisten sind sehr grosse Mengen an Wärme-, Kälte- und elektrischer Energie notwendig. Diese Energien werden seit dem Sommer 2018 über eine WKKK-Anlage (Wärme-Kraft-Kälte-Kopplung) erzeugt.

Vom Altholz zur Kälte

Die WKKK-Anlage verbindet die Nutzung von Wärme, Kälte und Elektrizität auf eine einzigartige Weise. Die mit Altholz betriebene Anlage erzeugt durch die Verbrennung Dampf bei 35 bar und 420°C. Als erste Stufe der Energienutzung wird der Dampf über eine Dampfdruckturbine geführt, welche einen Generator mit 500 kW elektrischer Leistung antreibt. Als zweite Stufe wird die Energie des Dampfes in einem Kondensator dem Heizwassernetz zugeführt. Die thermische Leistung des Kondensators beträgt 2 700 kW. Die so erzeugte Wärme wird für die Beheizung und das Warmwasser der Betriebszentrale verwendet. Zusätzlich wird Wärme in ein Nahwärmenetz eingespiesen, mit welchem die angrenzenden Wohn-, Gewerbe- und Industriebauten versorgt werden.

Der Wärmebedarf dieser Wärmebezüger schwankt saisonal und im Tagesverlauf sehr stark. Damit die WKKK-Anlage konstant und mit einem guten Wirkungsgrad betrieben werden kann, ist ein Wärmeverbraucher notwendig, der die Wärme ganzjährig und angepasst an das aktuelle Überangebot verwerten kann. Hier kommt die Ammoniak-/ Wasser-Absorptions-Kälteanlage ins Spiel. Die Anlage erzeugt je nach Wärmeangebot und Aussentemperatur 800 bis 1 200 kW Kälteleistung bei einer Netztemperatur von –6°C.

«Die Absorptionskälteanlage wird eingesetzt, um die bestehenden Anlagen zu unterstützen und um Bedarfsspitzen zu brechen.» Beat Schmutz, SSP

Nahkälteverbund für die Unterstützung bestehender Kälteträgeranlagen

Das Betriebsareal der Migros Luzern in Dierikon besteht aus verschiedenen Gebäuden, welche alle über eine eigene bestehende Kälteversorgung verfügen. Die Absorptionskälteanlage wird eingesetzt, um die bestehenden Anlagen zu unterstützen und um Bedarfsspitzen zu brechen. Massgebende Kältebezüger sind das Kälteträgernetz im BZD 1 (Betriebszentrale Dierikon 1) sowie das Klima-/ und das Kälteträgernetz im BZD 2.

Die Kälteträgeranlagen in den Betriebszentralen arbeiten ebenfalls mit Glykol, Temperaturen um die –6°C und sind für die Kühlung verschiedener Fleisch- und Gemüseverarbeitungsräume mit Raumtemperaturen von +2 bis +5°C zuständig. Ab dem Fernkältenetz können die beiden Kälteträgersysteme mit je 600 kW Kälteleistung versorgt werden. Dabei wird die Kälte im Fall vom BZD 1 mit einem Plattenwärmeübertrager für die Vorkühlung vor den Ammoniak-Kompressionskältemaschinen verwendet. Im BZD 2 wird die Kälte direkt vom Nahkälteverbund auf das bestehende Kälteträgernetz geführt. Das Klimakältenetz im BZD 2 kann über zwei verschiedene Arten von der Absorptionskälteanlage gekühlt werden. Zum einen ist eine direkte Kühlung über einen Plattenwärmeübertrager möglich zum andern ist auch die Speicherung der Kälte in einem Eisspeicher möglich. Mit dem Kältebezug ab dem Eisspeicher kann das Klimakältenetz gezielt gekühlt werden und es ist unabhängig vom aktuellen Betriebszustand der Absorptionskälteanlage.

Da die bestehenden Kälteträgernetze in verschiedenen Technikzentralen auf dem gesamten Areal erschlossen werden mussten, beträgt die Leitungslänge für die Kälteverteilung rund 1.5 km.

Intelligente Regelung von Angebot und Nachfrage in der Kälteversorgung

Im Gegensatz zu einer normalen Kälteanlage ist die Kälteerzeugung mit dem Absorber stark vom aktuellen Wärmeangebot abhängig. Es besteht keine Möglichkeit die Absorptionskälteanlage nach dem aktuellen Kältebedarf ein- oder auszuschalten. Die Kälte wird dann produziert, wenn ein Überangebot an Wärme vorhanden ist.

Die Herausforderung war es, diese Kälte möglichst effektiv und je nach Bedarf an die Kältebezüger zu liefern. Um dies zu erreichen, muss die Steuerung das Angebot und die Nachfrage nach Kälte genau kennen und wissen wo sie am dringendsten benötigt wird. Dazu werden die Kälteanforderungen in Prioritäten eingeteilt, welche sich nach Tageszeit und Anlagenzustand anpassen. Alle Bezüger sowie die Absorptionskälteanlage verfügen über eine Leistungsmessung. Damit kann sichergestellt werden, dass genau so viel Kälte an die Bezüger abgegeben wird, wie die Absorptionskälteanlage aktuell liefern kann. Im Sommer 2019 hat die Anlage wesentlich zur Kühlung der diversen Bereiche erfolgreich beigetragen.

Die SSP Kälteplaner AG hat die Kälteverteilung auf dem Areal komplett geplant. Dabei werden 1.2 MW Kälte ab der Absorptions-Kälteanlage bedarfsgerecht in 3 bestehende Kälteträgersysteme verteilt. Die grossen Distanzen und die zahlreichen Schnittstellen zu den bestehenden Anlagen machen das Projekt zu einer ganz besonderen Herausforderung.

Bauherr: Genossenschaft Migros Luzern
Planung Kälte: SSP Kälteplaner AG
Ausführung Rohrnetz: Hit AG
Lieferung WKKK Anlage: Polytechnik