Wie Kältemaschinen CO₂ aus der Luft abscheiden: ein reales Beispiel mit hochpräzisen DAC-Anlagen

2 867 000 000 Tonnen CO₂ werden jährlich vom Energiesektor der MENA-Region in die Atmosphäre ausgestoßen. Über 6 430 Industrieanlagen sind von Überhitzung betroffen – insbesondere in der Agrar-, Lebensmittel-, Kunststoff- und Logistikbranche. Davon nutzen 84 % Wasser zur Kühlung, aber nur 12,6 % setzen moderne zentrale Kaltwassererzeuger ein. EVROPROM verändert diese Statistik durch hochpräzise Lösungen.

DAC (Direct Air Capture) ist eine Technologie, bei der Luft durch Filter mit Adsorptionsmitteln geleitet wird, die CO₂ binden. Das abgeschiedene CO₂ wird anschließend gespeichert oder weiterverarbeitet. Notwendig sind dafür stabile Bedingungen: Temperaturgenauigkeit (±0,3 °C), Luftfeuchtigkeit (40–60 %) und eine kontinuierliche Kälteversorgung.

Um DAC-Anlagen effizient zu betreiben, ist ein präzises thermisches Gleichgewicht erforderlich. Laut IEA-Studien benötigt die Abscheidung einer Tonne CO₂ zwischen 400 und 800 kWh an Energie für Kühlung und Luftentfeuchtung – abhängig vom Klima und der Luftfeuchte.

Bei einer Anlage vom Typ Mammoth mit einer geplanten Kapazität von 36 000 Tonnen CO₂ pro Jahr liegt der tägliche Kältebedarf bei 14,4–28,8 MWh. Dies entspricht dem 24/7-Betrieb zweier Kaltwassersätze mit einer kombinierten Kälteleistung von ca. 230 kW – wie es die Wahl von Climaveneta FX-W/H 0551 und FOCS-W/H 0501 bestätigt.

Was macht ein Kaltwassersatz? Und wie hilft er im Kampf gegen CO₂?

Bei der Auslegung der Kälteleistung müssen nicht nur Durchschnittswerte, sondern auch Außentemperaturspitzen berücksichtigt werden. Beispielsweise liefert der Climaveneta FX-W/H 0551 bei 35 °C Außentemperatur und Wasserparametern von 12/7 °C eine Kälteleistung von 124,3 kW bei einem COP von 5,1. Die FOCS-W/H 0501 erreicht unter denselben Bedingungen 106 kW bei einem COP von etwa 4,8.

Ein hoher COP-Wert weist auf Energieeffizienz und optimale Nutzung elektrischer Energie unter realen Betriebsbedingungen hin.

Die Temperaturkonstanz der Kühlwasserversorgung innerhalb von ±0,3 °C ist entscheidend, um thermische Schwankungen zu vermeiden, die die Adsorptionseffizienz der DAC-Medien um 8–12 % verringern können. Eine geregelte Luftfeuchte zwischen 40 und 60 % ermöglicht maximale CO₂-Aufnahme ohne das Risiko der Überbefeuchtung, die den Energieaufwand für die Entfeuchtung um 15–20 % erhöhen würde.

Die Integration der Kältemaschinen in BMS- und SCADA-Systeme ermöglicht eine automatische Anpassung der Betriebsparameter mit Reaktionszeiten unter 5 Sekunden – entscheidend bei schnell wechselnden Umgebungsbedingungen.

Im Segment der Direct Air Capture-Technologien (DAC) ist die präzise Kontrolle von Temperatur und Luftfeuchtigkeit essenziell. Für stabile Klimabedingungen zur CO₂-Abscheidung kommen spezialisierte Kälteanlagen mit Heizfunktion zum Einsatz – also multifunktionale Kältemaschinen.

Technologische Anforderungen an DAC-Systeme

• Temperaturstabilität des Kühlwassers muss innerhalb von ±0,3 °C liegen, um die hohe Effizienz der Sorptionsmittel zu gewährleisten.

• Relative Luftfeuchtigkeit wird konstant zwischen 40 % und 60 % gehalten, da Abweichungen die CO₂-Abscheidungsrate und -kapazität verringern.

• Dauerbetrieb (24/7) unter gleichmäßiger Last erfordert eine besonders hohe Zuverlässigkeit der Kälteanlagen.

• Stromversorgung durch erneuerbare Energien verlangt maximale Energieeffizienz von den eingesetzten Kältemaschinen.

• Integration in moderne Überwachungssysteme (BMS, SCADA) ist erforderlich, um schnelle Reaktionsfähigkeit und Fernwartung sicherzustellen.

Von EVROPROM geliefertes Equipment

Für die Kühlungsaufgaben in DAC-Anlagen wurden wassergekühlte Kaltwassersätze von Climaveneta ausgewählt:

Climaveneta FX-W/H 0551 (2022)

• Kälteleistung: 124,3 kW bei 12/7 °C Kühlwasser und +35 °C Außentemperatur. Die Leistungswerte entsprechen den Prüfbedingungen gemäß EN 14511 und garantieren zuverlässigen Betrieb bei hohen thermischen Lasten.

• Kompressor: Schraubenverdichter Bitzer CSW6583-40CVY-40P mit optimiertem Öl-Einspritzsystem zur Reduktion des Energieverbrauchs um 8–12 % im Vergleich zu Vorgängermodellen. Niedrige Vibrationen (<3 mm/s) verlängern die Lebensdauer der Komponenten und reduzieren Geräuschemissionen.

• Kältemittel: R513a mit niedrigem Treibhauspotenzial (GWP ~631), konform mit der aktuellen F-Gas-Verordnung der EU. Hohe spezifische Wärmekapazität und verbesserte thermodynamische Effizienz zeichnen dieses Kältemittel aus.

• Abmessungen & Gewicht: 3,10 × 1,20 × 1,65 m, 1050 kg – kompakte Bauweise mit hoher Leistungsdichte, geeignet für Technikräume mit begrenztem Platzangebot.

• Betriebsstunden & Lebensdauer: 33 Betriebsstunden bei einer geschätzten Lebensdauer des Kompressors von bis zu 100 000 Stunden – das entspricht mehr als 11 Jahren bei einem 8-Stunden-Tag. Regelmäßige Wartung verlängert die Einsatzdauer deutlich.

• Schnittstellen: Unterstützung von Modbus und BACnet, vollständige Integration in SCADA-Systeme für zentrale Steuerung, Echtzeit-Telemetrie, Fernüberwachung und präzise Regelung der Betriebsparameter.

• Konstruktion: Doppelte Rohrbündelwärmetauscher mit Kupferrohren und Aluminiumlamellen gewährleisten hohe Wärmeübertragung und Korrosionsschutz. Die VFD-geregelten Ventilatoren passen ihre Geschwindigkeit automatisch an, um den Energieverbrauch zu minimieren.

Climaveneta FOCS-W/H 0501 (2020)

• Kälteleistung: 106 kW unter Standardbedingungen (Kühlwasser 12/7 °C, Umgebungstemperatur +35 °C). Die genauen Werte wurden durch Prüfprotokolle gemäß ISO 9614 bestätigt.

• Kompressor: Schraubenverdichter Bitzer CSH6583-50CVY-40P – eine optimierte Ausführung mit verbesserter Ölführung und reduzierten mechanischen Verlusten, die einen Wirkungsgrad von bis zu 6,5 COP bei Nennlast ermöglicht.

• Kältemittel: R134a, ein weit verbreitetes und bewährtes Kältemittel mit einem GWP von etwa 1430 – weiterhin im Einsatz aufgrund seiner Stabilität und langjährigen Sicherheit in der Praxis.

• Abmessungen & Gewicht: 2,9 × 1,2 × 1,7 m; Gewicht: 840 kg. Das modulare Design erleichtert die Installation sowie Wartung und minimiert Ausfallzeiten.

• Betriebsstunden & Lebensdauer: 48 Betriebsstunden, ausgelegt für bis zu 100 000 Stunden. Zusätzliche Diagnosesysteme ermöglichen eine kontinuierliche Überwachung des Verdichters und rechtzeitige Wartungsmaßnahmen.

• Montage & Integration: Die modulare Bauweise erleichtert die Integration in bestehende Prozesslinien und erlaubt eine skalierbare Systemerweiterung ohne umfangreiche Umbauten.

• Regelung & Überwachung: Fernüberwachung wird unterstützt; vollständige Kompatibilität mit BMS- und SCADA-Systemen ermöglicht die Auswertung von Energieverbrauchsdaten sowie die schnelle Reaktion auf Laständerungen oder Störungen.

• Wärmetauscher: Effiziente Rohrbündelwärmetauscher mit internem Korrosionsschutz erhöhen die Lebensdauer der Anlage und reduzieren thermische Verluste.

Technische Vorteile beider Modelle im Überblick

• Hoher Energieeffizienzgrad (EER) – bis zu 6,5 unter Nennbedingungen zur Reduzierung der Betriebskosten.

• Flexible Leistungsregelung – integrierte Frequenzumrichter (VFD) ermöglichen eine modulare Anpassung der Leistung zwischen 30 % und 100 %, besonders wichtig bei schwankenden thermischen Lasten in DAC-Anlagen.

• Niedriger Geräuschpegel – Schalldruckpegel unter 65 dB(A) in 1 m Entfernung, entscheidend für den Einsatz in städtischen oder gewerblich genutzten Bereichen.

• Umweltfreundlich – Einsatz von Kältemitteln mit niedrigem GWP, Einhaltung internationaler Normen wie F-Gasund ISO.

• Zuverlässigkeit & Langlebigkeit – werkseitige Vormontage und Prüfung, Herstellergarantie bis zu 2 Jahren, ergänzt durch EVROPROM-Serviceempfehlungen.

Gesamtkälteleistung: ca. 230 kW, ideal für präzise Klimakonditionierung einzelner Zonen innerhalb technologischer DAC-Module.

Berechnung der thermischen Lasten und Energieeffizienz

Der durchschnittliche Energieaufwand für die Abscheidung von 1 Tonne CO₂ durch DAC-Technologie beträgt 400–800 kWh, wovon etwa 30–35 % auf die Prozesse der Luftkühlung und -trocknung entfallen.
Pro 1 000 Tonnen CO₂ pro Jahr entsteht eine thermische Last von ca. 1,2 MWh, die abgeführt werden muss.
Für großtechnische Anlagen mit einer Kapazität von etwa 36 000 Tonnen CO₂ pro Jahr beträgt die Gesamtwärmelastbis zu 43–45 MWh pro Tag.

Die eingesetzten Kaltwassersätze (Kältemaschinen) sind in der Lage, diese Wärmemengen lokal abzuführen und stabile Kühlparameter auch im Dauerbetrieb (24/7) sicherzustellen.

Technische Vorteile der EVROPROM-Lösungen

Die Technologie des Direct Air Capture (DAC) stellt höchste Anforderungen an die Temperatur- und Feuchtestabilität: ±0,3 °C, 40–60 % relative Luftfeuchtigkeit und Rund-um-die-Uhr-Betrieb.
EVROPROM bietet einen vollständigen Engineering-Service für solche anspruchsvollen Projekte:

• Exakte Auslegung der Kälteleistung basierend auf den realen thermischen Lasten der DAC-Anlage — für leistungsoptimierten Betrieb mit stabilen Parametern.

• Kosteneinsparung von bis zu 40 % durch Konfigurationsoptimierung und kundenorientierte Loyalitätsprogramme.

• Einhaltung der Umweltstandards gemäß ISO 50001 und der F-Gas-Verordnung — für maximale Nachhaltigkeit.

• Reduzierung der Energiekosten um bis zu 15 % durch den Einsatz energieeffizienter Bitzer-Kompressoren und automatische Leistungsregelung.

• Volle Integration in moderne BMS- und SCADA-Systeme zur Fernüberwachung, schnellen Anpassung und Echtzeitdiagnose.

• Schnelle Installation und Inbetriebnahme in nur 5 Werktagen mit Garantie- und Wartungspaket von EVROPROM.

EVROPROM liefert nicht nur Kaltwassererzeuger, sondern entwickelt maßgeschneiderte Kühllösungen, die optimal auf die spezifischen Anforderungen von DAC-Prozessen abgestimmt sind – für höchste Zuverlässigkeit, Temperaturgenauigkeit und Energieeffizienz bei der CO₂-Abscheidung aus der Atmosphäre.

Autor des Artikels:
Swjatoslaw Ovtcharenko, Vertriebsmanager
30.07.2025