Energiesparende Induktionsheizung mit Supraleitern
Induktionsheizer setzen das metallische Werkstück einem elektromagnetischen Wechselfeld aus. Dabei wird elektrische Leistung in Wärme umgewandelt. Für diese „Tiefenerwärmung“ sind Wärmeleistungen bis 2 MW üblich. Vom Vorbereiten zum Strangpressen bis hin zum Schmelzen und Schweißen kommt das Verfahren zum Einsatz. Doch sind etablierten Induktionsheiz- systemen Grenzen gesetzt: Neben dem Werkstück erhitzen sich auch die Erregerspulen. Für Nichteisenmetalle wie Kupfer und Aluminium liegt der Wirkungsgrad konventioneller Anlagen nur bei etwa 50% oder darunter.
Die Unternehmen Bültmann GmbH und Zenergy Power GmbH haben einen neuartigen Induktionsheizer auf Basis der Hochtemperatur-Supraleiter (HTS) Technologie entwickelt. Das Prinzip: Supraleitende Materialien verlieren beim Unterschreiten einer bestimmten Temperatur ihren elektrischen Widerstand, in diesem Zustand übertragen sie Strom verlustfrei. Mit Supraleitern lassen sich die Energieverluste, aber auch die Baugrößen und das Gewicht vieler elektrischer Maschinen drastisch reduzieren. Hochtemperatur-Supraleiter erzeugen das Magnetfeld nahezu zum Nulltarif. Ein HTS-Induktionsheizer (360 kW Heizleistung) verbraucht mit 400 kW/Stunde weniger als halb so viel an Energie wie ältere, konventionelle Geräte. Umgerechnet auf das Jahr reduziert sich damit der CO2 -Ausstoß von 1.600 t auf rund 730 t pro Gerät.
Der HTS-Induktionsheizer ist die weltweit erste Anwendung von Hochtemperatur-Supraleitern im industriellen Betrieb. Die Zenergy Power GmbH entwickelt und fertigt die supraleitenden Komponenten und führt die Ofenauslegung durch, während die Bültmann GmbH die mechanische Handhabung und die Anlagensteuerung übernimmt. Die Anlage kombiniert die Hochtemperatur-Supraleiter Technologie auf innovative Weise mit dem Prinzip der Wirbelstrombremse: Ein effizienter Elektromotor dreht das zu erwärmende Werkstück im Magnetfeld einer Supraleiter-Spule. Ergebnis sind extrem hohe Wirkungsgrade – beim Erwärmen von Kupfer oder Aluminium liegen sie bei über 90%. Außerdem lässt sich der Heizprozess sehr genau steuern.
Wirtschaftliche Vorteile ergeben sich auch daraus, dass die Spule des HTS-Induktionsheizers im Gegensatz zu konventionellen Anlagen weder thermisch noch mechanisch beansprucht wird und daher eine lange Lebensdauer hat. Mit der HTS-Technologie wird die Induktionserwärmung künftig kostengünstiger sein als mit einer Gasheizung. Das System bietet nicht nur den ökonomischen Nutzen durch halbierte Betriebskosten – HTS-Induktionsheizer kommen außerdem ohne massive Wasserkühlung aus. Zudem halbiert sich praktisch die Größe der elektrischen Einrichtungen.
Petra Bültmann-Steffin und Dr. Carsten Bührer haben mit ihrer beispielhaften Unternehmenskooperation das Prinzip der Hochtemperatursupraleitung erfolgreich in eine anwendungsreife, umweltfreundliche Technologie für die Metallverarbeitung zu überführt. Traditionsreicher Anlagenbau gepaart mit innovativer Technologieentwicklung und internationaler Vernetzung – ein Erfolgsmodell auch für andere Branchen. Für diese beispielhafte Leistung wurden sie mit dem Deutschen Umweltpreis 2009 ausgezeichnet.
Projektthema
Energieeffiziente Induktionsheizer mit Supraleitertechnologie
Projektdurchführung
Bültmann GmbH
Hönnestr. 31
58809 Neuenrade
Telefon (23 94) 18 231
Info@bueltmann.com
www.bueltmann.com
Kooperationspartner
Zenergy Power GmbH
Heisenbergstr. 16
53359 Rheinbach
Telefon (22 26) 90 60 0
info@zenergypower.com
www.zenergypower.com
AZ 22577