TH Köln entwickelt intelligente Steuerung für elektrische Dampferzeuger

Dampferzeuger sind in unterschiedlichen Prozessen notwendig. Beispielsweise wird Dampf in der Pharmazie zum Sterilisieren, bei der Verarbeitung von Lebensmitteln, zur Reinigung von Verpackungen oder auch als Träger chemischer Stoffe eingesetzt. In einer solchen Anlage wird Wasser durch Energiezufuhr in einem Kessel unter Druck erhitzt, bis es verdampft. Als Energiequelle kommen elektrischer Strom, fossile Brennstoffe, Biomasse oder Müll zum Einsatz. Die heißen Verbrennungsgase werden in Heizrohren durch den Behälter geleitet und geben Energie an das Wasser ab.

Steigende Energiekosten und Umweltauflagen machen den Einsatz smarter elektrischer Dampferzeuger zunehmend attraktiver. An diesen Punkten knüpft das Vorhaben „Modularisierung smarter elektrischer Dampferzeuger“ an. Um die Dampferzeugung effektiv und energetisch anzupassen, entwickelt das Forschungsteam um Prof. Dr. Norbert Große vom Institut für Automatisierungstechnik der TH Köln eine Software. Damit werden zukünftig Diagnose-, Wartungs-, und Fernsteuerungsansprüche möglich sein. Kooperationspartner ist das Unternehmen Jordan Prozesstechnik GmbH aus Köln, die den innovativen elektrischen Dampferzeuger produziert.

Smarte Wartung für mehr Klimafreundlichkeit

„Die Software soll überwachen, ob die Anlage effizient arbeitet. Außerdem soll sie den Wartungsbedarf zum optimalen Zeitpunkt vorhersagen können – man spricht dabei auch von Condition Monitoring. Die Wartung darf nicht zu spät, beispielsweise erst bei Produktionsstillstand, aber auch nicht zu früh erfolgen, um so Ressourcen einzusparen. Für die Ermittlung des Verschleißzustandes einzelner Betriebsmittel müssen die hierzu relevanten Daten erfasst und gespeichert werden. Dafür werden Rechenmodelle benötigt“, so Projektleiter Große.

Mit der Zeit ändern zudem verschmutze Heizrohre ihre thermischen Eigenschaften. Durch den schlechteren Wärmeübergang wird Energie verschwendet. Mit der Auswertung verschiedener Messwerte soll eine Verschmutzung frühzeitig erkannt und gemeldet werden. Durch Überwachung der elektrischen Leitfähigkeit des Wassers im Kessel kann dann die sogenannte Abschlämmung veranlasst werden. Bei diesem Prozess wird Dreck, wie beispielsweise Kalk und Sand, herausgeholt.

Ebenfalls Teil des Projekts ist die Integration von Dampferzeugern in die Gesamtanlagen. Bislang sind sie ein isoliertes Modul innerhalb einer großen Produktionsanlage. Die Forscherinnen und Forscher möchten Dampferzeuger sowie die algorithmisch gestützte Ansteuerung mit den anderen Teilen smart vernetzen und somit in die übergeordnete Steuerung der industriellen Anlage integrieren.

Zum Projekt

Prof. Dr. Norbert Große vom Institut für Automatisierungstechnik der TH Köln leitet das Vorhaben „Modularisierung smarter elektrischer Dampferzeuger“, das gemeinsam mit dem Kooperationspartner Jordan Prozesstechnik GmbH durchgeführt wird. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz fördert das Projekt im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) bis Juni 2024 mit 230.000 Euro.