Zum Produktspektrum von Philip Morris International (PMI), dem weltgrößten Hersteller von Tabakprodukten, zählen ‚Marlboro‘, die weltweit meistverkaufte Zigarettenmarke, gefolgt von ‚L&M‘, der drittbeliebtesten Marke der Welt. Allein im Berliner Werk, dem zweitgrößten in Europa, wurden im Jahr 2012 etwa 60 Milliarden Zigaretten hergestellt, wovon 58 % für den Export bestimmt waren. Die Zigarettenproduktion erfolgt dabei in drei Schritten: der Veredelung des Rohtabaks, der Produktion der Zigaretten sowie der Verpackung und der Vorbereitung auf den Vertrieb. All dies geschieht sehr schnell beziehungsweise durch weitgehend automatisierte Prozesse (siehe letzte Seite dieses Artikels).

Im Philip-Morris-Konzern gilt das Berliner Werk in vielerlei Hinsicht als Vorreiter für die anderen internationalen Werke – unter anderem was die permanente Reduktion der CO2-Emissionen betrifft. „Bis Ende 2015 wollen wir den Energieverbrauch in der Fertigung gegenüber 2010 um 20 % reduzieren“, erklärt Christian Lefherz, zuständiger Supervisor für Elektrosupport und Maintenance in der Zigarettenherstellung und -verpackung. Zu den Maßnahmen am Standort Berlin zählen unter anderem die Nutzung der Abwärme zur Warmwasser-Erwärmung und Dampfherstellung, der Einbau effizienter Beleuchtungstechnik, die Verbesserung der Dämmung von Gebäuden und der Einbau von Wärmeschutzfenstern. Und auch bei der Schaltschrank-Klimatisierung will man jetzt alle Effizienzpotenziale ausschöpfen: Seit Januar diesen Jahres prüft Philip Morris, inwieweit sich der Austausch von Schaltschrank-Kühlgeräten durch neueste Technik lohnt.

An zwei identisch ausgelasteten Verpackungslinien der Serie Focke 550 testet der Hersteller konkret das neue Kühlgerät ‚Blue e+‘ von Rittal mit einer Kälteleistung von 1,5 kW gegen klassische Kühlgeräte mit Kompressortechnik in Zweipunktregelung mit 1,1 kW unter den gleichen Umgebungsbedingungen. „Damit wir bis Ende des ­Jahres auch wirklich ‚Äpfel mit Äpfeln vergleichen‘, prüfen wir die beiden ­Vergleichsgeräte an identisch ausgebauten Schaltschränken“, erklärt Robert Wollmann, zuständig für Supervision Maintenance und Elektrik bei Philip Morris Manufacturing. So sind in den Steuerungs- und Schaltschränken vergleichbare Einbauten wie Frequenz­umrichter, PCs, Trafos und Netzteile installiert.

Obwohl die Teststellung über ein Jahr andauern soll, zeigten sich bereits Mitte März bei den Geräten deutliche Unterschiede. Verbrauchte in dem zurückgelegten Zeitraum das bereits im Betrieb befindliche Kühlgerät 171 kWh, konnte das neue Blue-e+-Kühlgerät mit einem Verbrauch von 34,7 kWh eine Einsparung von 79 % aufweisen. „Das hat uns definitiv überrascht“, betont Christian Lefherz.

Hybrid-Technik macht den Unterschied

Der Grund für die hohe Energie-Effizienz der neuen Kühlgeräte-Generation ist ein erstmals eingesetztes, patentiertes Hybridverfahren. Dieses arbeitet mit einer Kombination aus einem klassischen Kompressor-Kühlgerät und einer Heat Pipe. Letztere basiert auf der Verdampfung eines Arbeitsmediums in einem evakuierten Rohr. Der Transport des Dampfes einerseits und der kondensierten Flüssigkeit andererseits geschieht ohne aktive Komponenten und basiert rein auf physikalischen Prinzipien, wie Schwerkraft und Kapillarkräften. Da weder ein Kompressor noch eine Pumpe notwendig sind, beschränkt sich der Energieverbrauch auf die Lüfter.

Pro Minute laufen bis zu 1000 ­Packungen durch die Anlagen des Zigaretten­herstellers.

© Rittal

Eine Heat Pipe ist besonders dann interessant, wenn eine Temperaturdifferenz zwischen Schaltschrank-Innenraum und Umgebung besteht – ideal ist eine Schaltschrank-Innentemperatur von 35 °C und eine Hallentemperatur von 25 °C wie im Berliner Werk der Fall. Mit einem ∆T von 10 K konnte hier allein über die Heat Pipe eine Verlustleistung von 600 W ohne den Einsatz des Kompressors abgeführt werden. Der Verdichter musste im Testzeitraum nicht einmal anlaufen. Die erbrachte Kühlleistung über die Heat Pipe reichte aus, um den Schaltschrank innen ausreichend zu kühlen.

„Erhöhen sich die Außentemperaturen im Jahresverlauf, schaltet sich die Kompressortechnik mit ein – aber auch deren Energie-Effizienz ist sehr hoch“, erklärt Christine Ronzheimer, Produktmanagerin Climatisation bei Rittal. Denn die neuen Geräte sind mit DC-Motoren sowohl bei den Lüftern als auch beim Kompressor ausgerüstet. Mit der Inverter-Technologie, bei der über eine Spannungsregelung die Drehzahl von Kompressor und Lüfter einstellbar ist, lässt sich exakt die Kühlleistung zur Verfügung stellen, die aktuell nötig ist. Der Energieverbrauch sinkt dadurch gegenüber der herkömmlich  zweipunktgeregelten Lösung deutlich. Dort schaltet die Kühlung beim eingestellten Maximalwert – meist 35 °C – ein und kühlt mit 100 % ihrer Leistung bis zum Erreichen der eingestellten unteren Temperaturschwelle. Das ist nicht nur wenig energieeffizient, sondern führt außerdem zu hohen Temperatur-Unterschieden im Schaltschrank.

Auch die Lebensdauer steigt

Mit der leistungsgeregelten Kühlung lässt sich zukünftig nicht nur Energie sparen; zudem verlängert sich die Lebensdauer des Kompressors, denn diese hängt in erster Linie von der Anzahl der Einschaltvorgänge ab. Mit der Drehzahlregelung werden Einschaltvorgänge minimiert und der Verschleiß sinkt dadurch deutlich. Letztendlich profitieren auch die restlichen Komponenten im Schaltschrank, denn: Während die ständigen Temperaturschwankungen bei der klassischen Zwei-Punkt-Regelung thermischen Stress in den Komponenten verursachen, sorgt die neue Regelung für eine konstante Temperatur, was wiederum der Lebensdauer der Komponenten zugutekommt.