LINDE TECHNOLOGY - Linde Engineering

Ausgabe
#1.
TITELTHEMA: Kraftwerk Natur
LINDE
TECHNOLOGY
Wasserstoff aus Wind
Regenerative Energien speichern
Heisse Energiequellen
Geothermie optimal nutzen
Effizientere Sonnenfänger
Stromausbeute von Solarzellen verbessern
13
An der Seite des Patienten
Sauber auf See
Hinter den Pixeln
Hochreine Gase in der Display-Produktion
innovative Technologien für mehr Nachhaltigkeit
Kraftwerk
Natur

LINDE TECHNOLOGY #1.13 // Impressum
02
Impressum
Herausgeber:
Linde AG
Klosterhofstraße 1, 80331 München
Telefon +49.89.35757-01
Telefax +49.89.35757-1398
www.linde.com
Redaktion:
Verantwortlich: Dr. Thomas Hagn, Linde AG;
wissen + konzepte, München
#1.
13
Bildredaktion:
Judith Schüller, Hamburg
Layout:
wissen + konzepte, München;
Almut Jehn, Bremen
Anfragen und Bestellungen an:
Linde AG, Kommunikation
Klosterhofstraße 1, 80331 München
oder thomas.hagn@linde.com
Diese Heftreihe sowie weitere Fachberichte
stehen unter www.linde.com als Download
zur Verfügung.
Nachdrucke oder elektronische Verbreitung
nur mit Zustimmung des Herausgebers.
Mit Ausnahme der gesetzlich zugelassenen
Fälle (und bei vollständiger Quellenangabe)
ist die Nutzung der Berichte aus
„Linde Technology“ ohne Einwilligung des
Herausgebers nicht gestattet.
ISSN 1612-2224, Printed in Germany – 2013
Natürliche Kräfte: Die Erde bietet vielfältige
regenerative Energiequellen, die sich mit innovativen
Technologien effizient nutzen lassen – für eine
nachhaltigere Zukunft.
Bildquellen:
Titel: LatitudeStock – TTL/Getty Images // Seite 04/05: Linde AG (2), Fraunhofer, Siemens-
Pressebild // Seite 06/07: Linde AG // Seite 08/09: Linde AG (2), Andy Le/Getty Images //
Seite 10/11: Linde AG, plainpicture/Cultura, DLR (CC-BY-3.0) // Seite 13: Steger/SPL/Agentur
Focus // Seite 14/15: Linde AG, Sean Gallup/Getty Images, Privat // Seite 16/17: Linde AG (2),
look foto, Victor de Schwanberg/SPL/Agentur Focus // Seite 18: Bernhard Edmaier/SPL/Agentur
Focus // Seite 21: Siemens AG // Seite 23: Stocktrek Images/Getty Images // Seite 25: Linde AG,
Martin Bond/SPL/Agentur Focus // Seite 26/27: Privat, Arctic Images/Corbis // Seite 28: Lester Lefkowitz/Getty
Images // Seite 30/31: Linde AG (2), Paul Rapson/SPL/Agentur Focus // Seite 32/33:
Swiss Re, Getty Images // Seite 35: Sung-Il Kim/Corbis, Serghei Velusceac/Fotolia // Seite 36/37:
Ed Young/SPL/Agentur Focus, Linde AG, Getty Images // Seite 38/39: Linde AG, dpa/picture-alliance
// Seite 40/41: Linde AG, Dieter Klein/laif // Seite 42/43: Linde AG (2), Getty Images (2) //
Seite 44: Linde AG // Seite 46/47/48/49: Linde AG, Christian Eisenberg // Seite 50: Frank Siemers/
laif // Seite 52/53: Linde AG, dpa/picture-alliance, Engel & Gielen/Getty Images, Germanischer
Lloyd // Seite 54: Tim Tadder/Corbis

editorial // LINDE TECHNOLOGY #1.13
03
Editorial
Liebe Leserinnen
und Leser,
noch immer haben wir die weitreichenden Auswirkungen der jüngsten Finanz- und Wirtschaftskrise nicht
überwunden. Die Ereignisse haben einmal mehr gezeigt: Man muss bewährte Konzepte immer wieder in
Frage stellen und an neue Anforderungen anpassen. Dies gilt auch für die Grundlagen unseres Wirtschaftssystems,
das auf Wachstum ausgerichtet ist. Es muss uns gelingen, eine weltweite konjunkturelle Dynamik
zu entfalten und gleichzeitig den Verbrauch natürlicher Ressourcen zu begrenzen und die CO₂-Emissionen
zu senken. Wir brauchen eine neue Art des Wachstums. Ein Wachstum, das auf Nachhaltigkeit gründet.
Dieses Ziel lässt sich nur durch den Ausbau der erneuerbaren Energien erreichen. Um die Kräfte der Natur
effizient nutzen zu können, sind innovative Technologien gefragt. Beispiel Windkraft: Die hierdurch erzeugten
Energiemengen können beträchtlich sein. Da sie jedoch häufig stark schwanken, benötigen wir geeignete
Speichermedien – wie zum Beispiel Wasserstoff: Mithilfe dieses gasförmigen Zwischenspeichers
lassen sich die Energienetze stabilisieren, und der Windstrom lässt sich sogar auf die Straße bringen.
Ein weiteres wichtiges Zukunftsfeld ist für uns auch die Geothermie: Im bayerischen Kirchweidach
realisieren wir derzeit ein Kraftwerk, um die Erdwärme bestmöglich zu erschließen. Und auch Solarmodule
werden mit Linde-Technologie effizienter – dank einer neuen Anti-Reflex-Beschichtung.
In diesem Heft widmen wir uns neben dem Titelthema „Kraftwerk Natur“ noch einem weiteren globalen
Megatrend: dem Gesundheitsmarkt. Die Bedeutung dieses Bereichs steigt insbesondere vor dem Hintergrund
der demographischen Entwicklung stetig. Linde ist mit strategischen Akquisitionen zum weltweit
führenden Healthcare-Anbieter der Gaseindustrie aufgestiegen. In unserem Themenspezial zeigen wir
Ihnen, wo und mit welchen Produkten und Dienstleistungen wir in diesem Geschäftszweig vertreten
sind: von Kliniken über Reha-Zentren bis in den Homecare-Bereich.
Ich wünsche Ihnen eine spannende Lektüre.
Professor Dr.-Ing. Aldo Belloni
Mitglied des Vorstands der Linde AG

LINDE TECHNOLOGY #1.13 // inhalt
04
_18
_12
Display-Technologie: Spezialgase für leistungsfähige Elektronik
_50
Schiffstreibstoff: LNG-Terminal für Hamburger Hafen
_46
Windstrom: Wasserstoff als effizienter Energiespeicher
Gesundheit: Die Medizingase-Welt auf einen Blick

inhalt // LINDE TECHNOLOGY #1.13
05
03 editorial
06 Die Kunststoff-Schmiede
08 news
Linde baut größten Ethancracker-Komplex für Borouge
12 Hinter den Pixeln
Die Elektronikbranche baut auf hochreine Spezialgase
Titelthema
16 Kraftwerk Natur
Innovative Anlagen- und Gasetechnologien von Linde helfen dabei, regenerative Quellen besser zu nutzen
und die Energiezukunft nachhaltiger und klimafreundlicher zu gestalten.
18 Wasserstoff aus Wind
Power-to-Gas: Regenerative Energien
flexibel und effizient speichern
22 Heisse Energiequellen
Geothermie: Die Urwärme der Erde
bestmöglich erschließen
28 Effizientere Sonnenfänger
Anti-Reflex-Glas: Hochtransparente
Beschichtungen für höhere Stromausbeute
32 Essay: „Wege zu einer
Nachhaltigen Energiezukunft“
Harald Dimpflmaier, Chief Engineer,
Swiss Reinsurance Company Ltd.
34 Eiskalt unterwegs
Flüssigstickstoff für sichere Lebensmitteltransporte
38 Plastik unter Druck
Stickstoff senkt Kosten in der Autoteile-Fertigung
40 Sauerstoff-Turbo für Schmelzöfen
Energieeffizienz in der Gießereitechnik steigern
42 An der Seite des Patienten
Umfassende Lösungen für den Gesundheitsbereich
44 Interview: „es geht um ganzheitliche Gesundheitsversorgung“
Dr. Christian Wojczewski, Leiter Linde Healthcare
46 Die Medizingase-Welt
Linde Healthcare: Partner für Ärzte, Patienten und Pflegekräfte
50 sauber auf See
LNG-Terminals: Maritime Infrastruktur für flüssiges Erdgas
54 Die Gipfelschwimmer
Hypoxie-Kanal für Profisportler

LINDE TECHNOLOGY #1.13 // Ethylenproduktion
06
Linde baut größten Ethancracker-Komplex für Borouge
Bildquelle: Linde AG
↳
Die Kunststoff-
Schmiede

Ethylenproduktion // LINDE TECHNOLOGY #1.13
07
Polyethylen – kurz PE – ist ein Multitalent: Der Massenkunststoff eignet sich unter anderem für Flaschen,
Folien, Rohre und Autobauteile. Der PE-Rohstoff Ethylen ist deshalb die am meisten produzierte Petrochemikalie.
Ein führender Anbieter innovativer, hochwertiger PE-Kunststoffe ist das Unternehmen
Borouge, ein Joint Venture der Abu Dhabi National Oil Company (ADNOC) und Borealis. Borouge betreibt
am Standort Ruwais, Abu Dhabi, Vereinigte Arabische Emirate, mehrere Ethylen-Produktionsanlagen
– gebaut von Linde. Bereits 2010 hat Borouge seine Jahresleistung dank eines zweiten
Ethancrackers (im Bild) mit einer Kapazität von 1,5 Millionen Tonnen Ethylen verdreifacht. „Wir bei
Linde Engineering sind stolz, der Ethylen-Technologiegeber für den Ruwais-Komplex zu sein“, sagt
Prof. Dr.-Ing. Aldo Belloni, Mitglied des Vorstands der Linde AG. Und Borouge ist weiter auf Wachstumskurs
– wieder mit Linde-Unterstützung: Der Anlagen- und Gasespezialist baut derzeit den dritten
Ethancracker in Ruwais, der Ende 2013 in Betrieb gehen soll. Mit einer Jahreskapazität von 3,89 Millionen
Jahrestonnen entsteht damit der weltweit größte ethanbasierte Polymerkomplex.
Link:
www.borouge.com

LINDE TECHNOLOGY #1.13 // News
08
news
Asien:
Luftzerleger in Vietnam und Indien
Die Stahlindustrie in Asien boomt – und damit auch die Nachfrage
nach Luftzerlegern. In Vietnam wird die Linde AG das dort ansässige
Stahlunternehmen POSCO SS-Vina künftig mit den notwendigen Industriegasen
versorgen. Im Industriepark Phu My in Ba Ria, Vung Tau
Provinz, wird Linde die größte Luftzerlegungsanlage des Landes
errichten und dafür insgesamt rund 40 Millionen Euro investieren.
„Wir freuen uns darüber, erneut bei einem On-site-Projekt mit unserem
Kunden POSCO zusammenzuarbeiten.
Dabei handelt es sich um
die größte Einzelinvestition, die
Linde in Vietnam bisher getätigt
hat“, sagte Sanjiv Lamba, Mitglied
des Vorstands der Linde AG
und verantwortlich für das Asien/
Pazifik-Geschäft des Unternehmens.
Damit stärkt der Konzern
seine Position in der schnell
wachsenden Region Südostasien.
Die neue, hochmoderne Luftzerlegungsanlage
wird über eine
Produktionskapazität von 35.000
Normkubikmeter Luftgase pro
Stunde verfügen. Die Inbetriebnahme
ist für 2014 vorgesehen.
Des Weiteren wird Linde für
Tata Steel Limited, eines der weltweit
größten Stahlunternehmen,
zwei große Luftzerlegungsanlagen
in Indien errichten – eine
Investition von rund 80 Millionen
Euro. Der Bau der beiden
Anlagen ist Teil eines Vertrags
zur langfristigen On-site-Gaseversorgung
für ein neues Stahlwerk
von Tata Steel, das derzeit
im Industriekomplex Kalinganagar
im indischen Odisha
entsteht. Jede der beiden Luftzerleger
besitzt eine Produktionskapazität
von 1.200 Tonnen
Luftgase pro Tag. Nach der Inbetriebnahme,
die für das Jahr
2014 geplant ist, soll das derzeit im Bau befindliche Stahlwerk
von Tata Steel mit gasförmigem Sauerstoff, Stickstoff und Argon versorgt
werden. Zudem erzeugen die Luftzerleger Flüssiggase für den
regionalen Markt. Darüber hinaus plant Linde, ein ausgedehntes
Rohrleitungsnetz im Industriekomplex Kalinganagar einzurichten,
um dort künftig auch weitere Stahlproduzenten mit Industriegasen
versorgen zu können.

News // LINDE TECHNOLOGY #1.13
09
Flüssigerdgas:
Weitere LNG-Projekte
verflüssigungsanlage für Malaysia
Das Unternehmen Malaysia LNG Sdn. Bhd., eine Tochtergesellschaft
des Öl- und Gaskonzerns PETRONAS, hat Linde mit dem Bau einer
mittelgroßen Erdgasverflüssigungsanlage beauftragt. Die neue
Anlage zur Rückverflüssigung von so genanntem Boil-off-Gas verfügt
über eine Kapazität von 1.840 Tonnen Flüssigerdgas, kurz LNG
für Liquefied Natural Gas, pro Tag. „Dieses Projekt ist das neueste in
einer Reihe von mittelgroßen, technisch besonders anspruchsvollen
LNG-Vorhaben, die wir in letzter Zeit für uns entscheiden konnten“,
sagte Professor Dr.-Ing. Aldo Belloni, Mitglied des Vorstands
der Linde AG. Die neue Anlage entsteht im Bintulu-LNG-Komplex im
Bundesstaat Sarawak im Osten Malaysias und soll Ende 2014 ihren
Betrieb aufnehmen.
LNG-Terminal in Schweden
Für das norwegische Unternehmen Skangass AS wird Linde ein mittelgroßes
LNG-Import-Terminal bauen. Die Anlage soll in Lysekil an
der schwedischen Westküste entstehen. Neben den Engineering-,
Beschaffungs-, Bau- und Inbetriebnahmeleistungen im Wert von rund
44 Millionen Euro übernimmt Linde auch das Schnittstellen-Management
mit dem Tankhersteller. Das neue LNG-Terminal soll im Frühjahr
2014 in Betrieb gehen und die nahe gelegene Preem-Raffinerie,
aber auch die Industrie und den Transportsektor mit Erdgas beliefern.
Das neue Terminal besitzt eine Speicherkapazität von 30.000 Kubikmeter
LNG und wird zusätzlich mit einer Lkw-Tankstelle ausgerüstet.
Das Flüssigerdgas stammt aus der LNG-Anlage bei Stavanger.
Russland:
Auftrag für neue Ethylen-anlage
Für das größte russische Petrochemie-Unternehmen SIBUR LLC hat
Linde einen Engineering-Auftrag erhalten, um eine der weltweit
größten Ethylen-Anlagen zu bauen. Die neue Anlage wird aus den
Rohstoffen Ethan, Propan und n-Butan etwa 1,5 Millionen Jahrestonnen
Ethylen, 500.000 Jahrestonnen Propylen und 100.000 Jahrestonnen
Butadien herstellen. Diese Produkte sind wichtige
Grundstoffe für die Kunststoff-Erzeugung.
Die neue Ethylen-Anlage soll im geplanten Petrochemie-Komplex
„ZapSibNeftekhim“ des Petrochemie-Unternehmens ZapsibNeftekhim,
einer Tochtergesellschaft von SIBUR, im westsibirischen
Tobolsk entstehen. Linde errichtet derzeit für SIBUR an diesem
Standort bereits eine Polypropylen-Anlage mit einer Jahreskapazität
von 500.000 Tonnen, die voraussichtlich 2013 in
Betrieb gehen wird. Dieses Projekt zählt derzeit zu den Schlüsselinvestitionen
in der petrochemischen Industrie Russlands.

LINDE TECHNOLOGY #1.13 // News
10
CO₂-Management:
Klimahelfer im Gewächshaus
Die Linde AG hat die verbleibenden Anteile im OCAP Joint Venture (Organisches
CO 2 für die Assimilation in Pflanzen) von Volker Wessels Stevin Deelnemingen
übernommen. OCAP liefert Kohlendioxid an Gewächshäuser im Raum Rotterdam
und Amsterdam. Dort unterstützt die mit CO 2 angereicherte Atmosphäre das
Wachstum der Pflanzen. Das Kohlendioxid stammt aus der größten europäischen
Shell-Raffinerie und einer Abengoa-Bioethanol-Anlage im Industriehafen von
Rotterdam. Eine 100 Kilometer lange Transportleitung liefert etwa 400.000 Tonnen
des Gases an mehr als 580 umliegende Treibhäuser. Ein kleiner Teil geht in
die Lebensmittelindustrie, um Produkte frisch zu halten. Durch die Weiterverwertung
des Gases vermeidet OCAP die Verbrennung von 115 Millionen Kubikmeter
Erdgas pro Jahr. Das entspricht in etwa dem Ausstoß einer westeuropäischen
Stadt mit 150.000 Einwohnern. Mit der Übernahme stärkt Linde seine Position als
einer der führenden Anbieter von sauberen Technologien.
Saubere Mobilität:
Wasserstoff-Betankungstechnik auf der Hannover Messe
Die Nachfrage nach umweltfreundlichen Energieträgern wächst.
Besonders gefragt ist der emissionsfreie Kraftstoff Wasserstoff
(H 2 ). Auf der Hannover Messe im April 2013 stellte Linde den
neuesten Stand der Wasserstoff-Betankungstechnik vor: Die von
der Clean Energy Partnership (CEP) auf der Messe eingesetzten
Brennstoffzellen-Fahrzeuge wurden mithilfe einer mobilen, von
Linde entwickelten Betankungseinheit mit grünem Wasserstoff
versorgt. Dieser wird in Leuna aus Rohglycerin gewonnen. Auch
bei den stationären Betankungslösungen wurden Fortschritte
erzielt: In den letzten zwei Jahren entwickelte und baute Linde
drei H 2 -Tankstellen, die den Wasserstoff direkt vor Ort per Elektrolyse
erzeugen. Elektrizität aus erneuerbaren Energien kann damit
emissionsfrei in Wasserstoff umgewandelt werden. Mit der Powerto-Gas-Technologie
lässt sich Wasserstoff als effizientes Speichermedium
für regenerative Energiequellen nutzen.
China:
Sauerstoff für Kohleverflüssigung
Kohle gewinnt als Energieträger an Bedeutung. Um den Rohstoff
vielfältiger nutzen zu können, werden vermehrt Anlagen zur Kohleverflüssigung
gebaut – auch Coal-to-Liquid genannt, kurz CTL. Das
Verfahren benötigt unter anderem auch Sauerstoff, den Linde mit
seinen Luftzerlegern liefert. Der Anlagen- und Gasespezialist wird
sechs große Luftzerlegungsanlagen für Shenhua Ningxia Coal Industry
Group Co. Ltd. und Shenhua Logistics Group Co. Ltd. in Yinchuan
im Nordwesten Chinas errichten. Jede der sechs Anlagen produziert
stündlich rund 100.000 Normkubikmeter gasförmigen Sauerstoff.
Dieser wird im CTL-Komplex am Shenhua-Standort Ningdong Energy
Chemical Base eingesetzt. Dort sollen vier Millionen Tonnen CTL-Produkte
– vorwiegend flüssiger Kraftstoff aus Kohle – pro Jahr erzeugt
werden. Damit handelt es sich um eines der derzeit größten Coal-to-
Liquid-Vorhaben weltweit. Linde ist für das Engineering, die Lieferung
der Maschinen und Ausrüstungen, die Montage- und Inbetriebnahmeüberwachung,
die schlüsselfertige Erstellung der Cold-Boxen
sowie die Schulung des Kundenpersonals verantwortlich. Die Inbetriebnahme
der Luftzerleger ist im Jahr 2015 geplant.

News // LINDE TECHNOLOGY #1.13
11
Deutschland:
Linde unterstützt DLR-Gasturbinen-Prüfstand
Die Mobilität der Zukunft muss sauberer werden. Auch Flugzeuge
sollen effizienter und umweltfreundlicher fliegen. Zwar hat sich die
Leistung der Triebwerke in den letzten Jahrzehnten bereits deutlich
verbessert, während sich Schadstoffemissionen und Fluglärm verringerten.
Doch die Experten des Deutschen Zentrums für Luft- und
Raumfahrt (DLR) in Köln sehen noch mehr Optimierungspotenzial.
Deshalb baut das DLR seine Flugantriebs- und Kraftwerksforschung
weiter aus – auch mit Unterstützung von Linde. Im April 2013 wurden
zwei neue Anlagen eingeweiht: Ein von Linde entwickeltes System
zur Wasserstoffversorgung sowie ein moderner Hochdruckverdichter
sollen die Erforschung neuer, sparsamer und leistungsstarker Gasturbinen
für die Luftfahrt und Energietechnik fördern.
In den Brennkammerprüfständen forscht das DLR nach einer
möglichst effizienten, flexiblen und schadstoffarmen Verbrennung
von fossilen und alternativen Treibstoffen. Vor allem der Einsatz
von Wasserstoff (H 2 ) verspricht große Fortschritte für eine umweltfreundliche
Turbinentechnik: Das
leichte Gas ist nicht nur kompatibel
mit den leistungsstarken Verbrennungsmaschinen,
sondern
es besitzt auch eine hohe Energieeffizienz
und verbrennt CO 2 -
frei. „Das Projekt zeigt, dass Wasserstoff
dank seiner positiven
Eigenschaften für viele innovative
Anwendungen geeignet ist“,
sagt Dr. Andreas Opfermann, Leiter
Clean Energy und Innovationsmanagement
bei Linde. Die
von Linde entwickelte H 2 -Versorgung
umfasst unter anderem
einen kryogenen Speichertank
und ein höchst effizientes Kryopumpensystem,
mit dem das bei
minus 253 Grad Celsius flüssig
gelagerte Gas in Hochdruckwasserstoff
umgewandelt wird. Nach
weniger als einem Jahr Bauzeit
steht die H 2 -Versorgung jetzt den
DLR-Ingenieuren und Partnern
aus der Industrie zur Verfügung.
Energieversorgung:
Neues Erdgasterminal an der Nordseeküste
Norwegen ist einer der wichtigsten Energielieferanten Deutschlands.
Um die Belieferung mit Erdgas in Deutschland sicherzustellen,
wird ein neues Erdgasterminal in Emden errichtet. Linde hat
von dem norwegischen Unternehmen Gassco AS den Auftrag zum
Bau erhalten. Das neue Terminal soll das seit mehr als 30 Jahren
bestehende Norsea Gas Terminal ersetzen, das ebenfalls von
Gassco betrieben wird. Das Auftragsvolumen beträgt rund 260
Millionen Euro. Linde ist für das Engineering, die Beschaffung und
den Bau des Erdgasterminals verantwortlich. „Mit unserer langjährigen
Erfahrung auf dem Gebiet der Erdgasverarbeitung leisten
wir damit einen weiteren Beitrag zur Nutzung dieses umweltfreundlichen
fossilen Energieträgers“, sagte Professor Dr.-Ing. Aldo
Belloni, Mitglied des Vorstands der Linde AG. Die Anlage wird weitestgehend
in Modulen vorgefertigt und dann am endgültigen
Standort in Emden komplettiert. Die Inbetriebnahme des neuen
Erdgasterminals ist für Ende 2015 vorgesehen.

LINDE TECHNOLOGY #1.13 // Multimedia
12
Die Elektronikbranche baut auf hochreine Spezialgase
Hinter den Pixeln
Der Trend zu hochauflösenden Displays ist ungebrochen. Doch die Produktion
der Hightech-Bildschirme stellt immer höhere technische Anforderungen.
Linde versorgt die Hersteller mit einem breiten Spektrum hochreiner Elektronikgase
und entwickelt umweltfreundliche Lösungen für die Multimedia-Branche.
Autorin: Ute Kehse
Bildquelle: Steger/SPL/Agentur Focus
↲ ↳
Im Pixel-Land herrscht Platznot. Immer mehr der winzigen Bildpunkte
drängeln sich auf die modernen Displays der Fernsehgeräte: James-
Bond-Actionszenen rauschen als gestochen scharfe Bildsequenzen
über die schlanken Scheiben, die mit immer größeren Bildschirmdiagonalen
begeistern. Und um die Hobbit-Trilogie, Olympiaspektakel
oder Naturdokus noch plastischer auf die Screens zu zaubern,
steht schon das nächste Multimedia-Highlight
in den Startlöchern: dreidimensionales Fernsehen
in höchster Auflösung – oder kurz UHD-3D.
Die Abkürzung UHD steht für Ultra High Definition.
Die Auflösung dieser Flachbildschirme ist
viermal so hoch wie bei so genannten Full HD-
Displays. Das bedeutet: Das Bild setzt sich aus
mehr als acht Millionen Pixeln zusammen. Und
mindestens 480-mal pro Sekunde erscheint ein neues Bild. Das ist
viermal so oft wie beim normalen Fernsehen – aber nur so lässt sich
der 3D-Effekt erzielen.
Bei den Hochleistungs-Screens der nächsten Generation stößt
die heutige Technik allerdings an ihre Grenzen: Jedes einzelne Pixel
benötigt zur elektronischen Ansteuerung einen winzigen Transistor.
Das bedeutet: Acht Millionen dieser Schaltelemente finden sich auf
der Rückwand eines UHD-3D-Displays. „Um die gewünschte höhere
Scharfe Screens:
Spielwiese für
Mehr als acht
millionen Pixel.
Auflösung zu erreichen, müssten die Transistoren verkleinert werden“,
erklärt Andreas Weisheit, Leiter Marktentwicklung Flachbildschirme
& Solar bei Linde in Schanghai. Doch die heutigen Schaltelemente
sind nicht leistungsfähig genug für die Herausforderungen der neuen
Display-Entwicklungen. Der Grund: Die Dünnschicht-Transistoren
(Thin Film Transistor, kurz TFT) derzeitiger Flachbildschirme bestehen
meist aus amorphem Silizium: Die einzelnen
Silizium-Atome bilden also keine regelmäßige
Kristallstruktur. „Deshalb können sich die leitenden
Elektronen nicht schnell genug bewegen
– und das verhindert die benötigte schnelle
Bildrate“, so Weisheit.
Die derzeit favorisierte Alternative: Dünnschicht-Transistoren
aus polykristallinem Silizium.
Dank der geordneten atomaren Struktur leitet das Material die Elektronen
deutlich besser. Allerdings ist auch der Herstellungsprozess
teurer, denn das amorphe Silizium muss dazu mit einem Laser in die
kristalline Form umgewandelt werden. „Bei kleinen Displays, zum
Beispiel in einem Smartphone, ist der höhere Preis noch vertretbar
– bei großen Fernsehbildschirmen allerdings nicht“, sagt Weisheit.
Hersteller wie Sharp oder LG steigen daher auf ein neues Transistor-
Material um: Metalloxide. Die halbleitenden Verbindungen bestehen

Multimedia // LINDE TECHNOLOGY #1.13
13
Leuchtende Moleküle: Organische
Leuchtdioden – kurz OLEDs –
versprechen brillantere, flachere
und flexible Bildschirme.

LINDE TECHNOLOGY #1.13 // Multimedia
14
aus Oxiden der Metalle Indium, Gallium und Zink. Die Kosten bewegen
sich im Rahmen der herkömmlichen Silizium-Transistoren – aber
die Leistung des Materials ist deutlich besser.
Allerdings zieht der Materialwechsel weitere Veränderungen
nach sich. „Die Herausforderung bei der Flachbildschirm-Produktion
ist neben der geringen Größe der Transistoren
Lachgas für
die nächste
Transistoren-
Generation.
auch die große Fläche“, sagt Weisheit. Die Schaltelemente
selbst sind etwa einen Zehntel Millimeter
groß. Die Kunst besteht darin, Millionen von
qualitativ hochwertigen Dünnschicht-Transistoren
gleichmäßig auf Glasplatten mit einer Fläche von
mehr als fünf Quadratmetern aufzubringen.
Bei solchen Prozessen spielen verschiedene
hochreine Gase an ganz unterschiedlichen Stellen eine wichtige
Rolle – beispielsweise Argon: Mit diesem Edelgas beschießt man
die Materialien, aus denen die verschiedenen Komponenten eines
Transistors bestehen – und verdampft sie. Anschließend werden
die Substanzen auf der Rückseite der Glasplatte wieder abgeschieden.
So bilden sich unter anderem die metallischen und halbleitenden
Schichten, Isolatorfilme und Schutzschichten. Anschließend
ätzt man das Material teilweise wieder weg, um zum Beispiel Leiterbahnen
gezielt auf der Glasplatte herauszuarbeiten. Für diese Schritte
benötigen die Hersteller wieder andere Gase. „Insgesamt werden bis zu
zehn unterschiedliche Gase verwendet“, erklärt
Weisheit. „Phosphin benötigt man beispielsweise
zum Dotieren des Halbleiters – oder Stickstoff, um
die Abgase zu verdünnen. Helium dient zur Kühlung
der Glasplatte und fluorhaltige Gase zum Ätzen“,
so der Linde-Experte. So wächst nach und nach
der Transistor in seiner endgültigen Form heran:
ein hochpräzises, elektronisches Bauelement aus
sechs bis sieben hauchdünnen und speziell geformten Schichten.
Die neuen, leistungsfähigeren Metalloxid-Transistoren erhalten
eine Isolatorschicht aus Siliziumdioxid zum Schutz vor Feuchtigkeit.
Um diese Verbindung herzustellen, benötigt man Distickstoffmonoxid
(N₂O), auch Lachgas genannt. „Ohne eine sichere Versorgung
Bann für Klimagase
Es ist das stärkste Treibhausgas überhaupt: Schwefelhexafluorid
(SF 6 ). Die langlebige Verbindung übertrifft
die Wirkung von Kohlendioxid um den Faktor 23.900.
Bei der Bildschirmherstellung kommt SF 6 seit Langem
als Ätzgas zum Einsatz. Und dabei können kleine Mengen
in die Umwelt entweichen. „Der Druck auf die Hersteller,
die Substanz zu ersetzen, ist enorm“, sagt Andreas
Weisheit, Leiter Marktentwicklung Flachbildschirme &
Solar bei Linde in Schanghai. Auch in Asien werden
Umweltfragen immer wichtiger. Linde hat zusammen
mit einem koreanischen Anlagenbauer nach einem
klimafreundlichen Ersatz gesucht – mit Erfolg: Reines
Fluor-Gas (F₂) ist für das Ätzen von Transistor-Schichten
sogar noch besser geeignet. Es löst das überschüssige
Material schneller und gleichmäßiger, die Behandlung
der entstehenden Abgase ist einfacher und der
Stromverbrauch in der Produktion sinkt. Der Verband
der koreanischen Display-Hersteller hat das Linde-
Verfahren kürzlich offiziell anerkannt. Linde stellt kleine
Anlagen – so genannte On-site-Generatoren – her, die
F₂ vor Ort erzeugen. Einige Elektronikhersteller haben
bereits Erfahrung mit diesen kleinen Fluor-Fabriken:
Bereits 2003 entwickelte Linde ein Verfahren, um das
Treibhausgas Stickstofftrifluorid (NF₃) ebenfalls
durch F₂ zu ersetzen. Die Verbindung wird zur Reinigung
der Reaktorkammern eingesetzt, in denen die Bildschirme
bedampft werden.
Verdampfen, abscheiden,
wegätzen:
Bis zu zehn verschiedene
hochreine
Gase werden gezielt
eingesetzt (rechts), um
feine Leiterbahnen auf
die Transistoren zu
bringen. Nur so lassen
sich brillante Farben
auf die flachen Bildschirme
zaubern (unten).

Multimedia // LINDE TECHNOLOGY #1.13
15
mit hochreinem Lachgas wäre die Umstellung von Silizium- auf
Metalloxid-Transistoren nicht möglich“, betont Weisheit. Linde und
Linde LienHwa, ein Joint Venture mit der LienHwa MiTAC Group aus
Taiwan, betreiben bereits sechs Lachgas-Anlagen mit einer Kapazität
von 3.000 Tonnen pro Jahr in Asien. Künftig soll die produzierte
Jahresmenge auf 10.000 Tonnen Lachgas steigen. Dazu wird derzeit
eine bestehende Anlage in Taiwan erweitert und in Südkorea
eine weitere Produktionsstätte neu gebaut. Zudem erwarb Linde
LienHwa eine Anlage in der chinesischen Provinz Jiangsu. Denn der
Bedarf ist groß: „Derzeit sind neun Metalloxid-Projekte in der Entwicklung.
Neue Fabriken werden gebaut oder bestehende nachgerüstet“,
berichtet Bruce Berkhoff, Vorsitzender der Handelsorganisation
LCD TV Association. „Mit dem Ausbau der Kapazitäten etabliert Linde
in Asien seine Position als führender Anbieter von Elektronikgasen“,
sagt Weisheit. „Wir investieren kontinuierlich und unterstützen so
Innovationen auf diesem Zukunftsmarkt“, so der Ingenieur.
Leistungsfähige Transistoren für OLED-Displays
Die Verdreifachung der Lachgas-Produktion hält der Linde-Experte
deswegen für unverzichtbar: „Eine einzige Display-Fabrik braucht
bis zu tausend Tonnen dieses Gases pro Jahr“, so Weisheit. Metalloxid-Transistoren
werden aber nicht nur für Flachbildschirme wichtig.
Auch für Smartphones sind die leistungsfähigeren Schaltelemente
eine interessante Option, weil sie den Stromhunger der Geräte verringern
könnten. Denn vor allem das Display ist verantwortlich,
wenn der Akku schon nach weniger als einem Tag schlapp macht.
Die Leuchtdioden, die noch hinter den Transistoren verbaut sind und
den Bildschirm von hinten anstrahlen, verbrauchen den Löwenanteil
des Stroms. Da kleinere Transistoren mehr Licht durchlassen, könnte
man durch die Metalloxid-Variante eine Menge Strom sparen. Und
auch Bildschirme mit organischen Leuchtdioden – abgekürzt OLEDs –
könnten von den leistungsfähigen Bauteilen profitieren. OLEDs versprechen
noch brillantere Bilder und noch schmalere Bildschirme.
Doch die OLED-Displays schafften es bislang nicht auf den breiten
Markt (siehe Interview). Eine Hürde sind leistungsfähige Transistoren,
denn die OLEDs benötigen eine hohe Stromstärke, um die
organischen Substanzen zum Leuchten zu bringen. Metalloxid-Transistoren
könnten diese Herausforderung meistern.
Die Aussichten für Display-Hersteller sind insgesamt gut, wie
eine Marktanalyse von Linde zeigt. Zwar stieg die Zahl verkaufter
Flachbildschirme im Jahr 2012 wenig an. „Der Trend geht aber zu
immer größeren Displays, sowohl bei Smartphones als auch bei Fernsehern“,
sagt Weisheit. Daher rechnen Analysten für 2013 mit einem
Umsatzwachstum der Branche um fünf Prozent. Auch für Linde sind
die Aussichten erfreulich. Denn Spezialgase spielen bei der Entwicklung
von neuen Elektronikgeräten eine wichtige Rolle. Weisheit: „Je
größer die Display-Flächen, desto mehr Gase werden gebraucht“.
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Kurzinterview
„Biegsame Bildschirme dank
organischer FIlme“
Linde Technology sprach mit
Prof. Jianhua Zhang, Direktorin des
Key Lab of Advanced Display
and System an der Shanghai University,
über die Display-Technologien
der Zukunft. Das Institut ist
Kooperationspartner von Linde
bei der Forschung an OLEDs, also
organischen Leuchtdioden.
Was sind die Vorteile von OLED-Displays?
Organische Leuchtdioden bestehen aus einem dünnen organischen
Film zwischen zwei Leitern. Wenn ein elektrischer
Strom fließt, emittieren sie Licht. Es ist also keine Lichtquelle
mehr hinter dem Bildschirm wie bei LCDs, also Flüssigkristall-Displays.
OLED-Bildschirme sind dünner und effizienter.
Zudem erzeugen sie brillante Farben und reagieren
sehr schnell. In Zukunft könnten OLED-Displays auch biegsam
und durchsichtig sein.
Warum haben sie bislang den Durchbruch noch
nicht geschafft?
Einer der wichtigsten Gründe sind die hohen Kosten. OLEDs
haben aber das Potenzial, günstiger zu werden als LCDs,
weil ihre Struktur einfacher ist. Große Investitionen in die
Massenproduktion könnten ein weiteres Hindernis sein.
Inzwischen sind aber bereits einige OLED-Produkte auf dem
Markt, zum Beispiel in der Samsung Galaxy-Reihe.
Woran forschen die Shanghai University und Linde?
Bei unserer Kooperation konzentrieren wir uns auf eine
neue Technologie zur Einkapselung der dünnen Filme.
Denn der organische Film ist extrem empfindlich gegenüber
Sauerstoff und Feuchtigkeit. Das kann die Lebensdauer
drastisch verkürzen. Die Einkapselung der OLEDs ist daher
ein entscheidender Schritt bei der Produktion, insbesondere
bei flexiblen Displays.
Wie lange wird es dauern, bis OLED-Displays konventionelle
Flachbildschirme vom Markt verdrängen?
LINK:
www.oled-info.com
Das ist schwer zu sagen. Beide Technologien entwickeln
sich weiter. Ich bin aber zuversichtlich, dass OLED-
Bildschirme in fünf oder zehn Jahren eine wichtige Rolle
spielen werden.

LINDE TECHNOLOGY #1.13 // Titelthema
16
Innovative Technologien für mehr Nachhaltigkeit
Kraftwerk
Natur

TITELTHEMA // LINDE TECHNOLOGY #1.13
17
Der Energiehunger wächst weltweit. Aber der Klimawandel und knappere fossile Ressourcen
zwingen uns dazu, umzudenken und vermehrt erneuerbare Quellen zu nutzen. Doch für
einen nachhaltigen Energiemix und eine umweltfreundliche Mobilität sind innovative
Technologien gefragt. Die Anlagen- und Gasespezialisten von Linde entwickeln effiziente
Prozesse für eine grünere Zukunft und setzen an Schlüsselstellen wichtige Impulse.
Windstrom
Mit Wasserstoff große Energiemengen
effizient speichern.
Geothermie
Die globalen Erdwärme-
Ressourcen besser nutzen.
Solarenergie
Mit Anti-Reflex-Glas mehr
Sonnenstrom gewinnen.

LINDE TECHNOLOGY #1.13 // Energiespeicher
18
Rotorblätter auf Windfang:
Windparks können gigantische Energiemengen
erzeugen. Um diese dem
aktuellen Bedarf anzupassen, braucht es
effiziente Speichertechnologien –
wie Wasserstoff.

Titelthema: Kraftwerk Natur
Energiespeicher // LINDE TECHNOLOGY #1.13
19
Power-to-Gas: Regenerative Energien flexibel und effizient speichern
Bildquelle: Bernhard Edmaier/SPL/Agentur Focus
Autor: Tim Schröder
↲ ↳
wasserstoff aus Wind
Wind- und Sonnenstrom sollen helfen, die Energiezukunft zu sichern. Dazu benötigt man flexible
Stromspeicher. Ein vielversprechender Ansatz ist Wasserstoff. Damit können die fluktuierenden
Strommengen bis zur Nutzung gelagert werden: Das Gas lässt sich durch Elektrolyse von Wasser
herstellen, effizient lagern und transportieren – und wieder in Strom umwandeln. Die Power-to-Gas-
Technologie realisieren Linde-Ingenieure in einem Kooperationsprojekt mit Enertrag und Total.
Sturmböen peitschen die Rotoren zu Höchstleistungen – eine reiche
Ernte für das Stromnetz. Wenig später weht über den Windpark nur
eine schwache Brise. Dann müssen Gas- oder Kohlekraftwerke einspringen,
um den Strombedarf zu decken. Denn das Energienetz
ist empfindlich: Um Strom sicher und zuverlässig bereitzustellen,
müssen Energieerzeugung und -verbrauch optimal aufeinander
abgestimmt sein. Für die Netze ist der Umgang mit dem
launenhaften Strom aus Wind und Sonne eine
echte Herausforderung. Denn Angebot und
Nachfrage klaffen zeitweilig weit auseinander:
Nachts, wenn der Bedarf gering
ist, gibt es kaum Abnehmer für den Ökostrom.
Und tagsüber müssen die Netze
sonnen- und windreiche Zeiten neben
Flauten und Schattenphasen bewältigen.
Die extremen Leistungsschwankungen,
die innerhalb weniger Minuten
entstehen und sich im Gigawatt-Bereich
bewegen, muss das Stromnetz ausgleichen
können. „Und dieser Effekt wächst mit dem
steigenden Anteil von Wind- und Sonnenstrom“,
erklärt Dr. Christoph Stiller, der im Bereich
Clean Energy Technology bei Linde das Feld Energiespeicherung
leitet. In den vergangenen Jahren mussten
Windkraftanlagen regelmäßig gedrosselt werden, um die Netze
vor Ort nicht zu überlasten – wertvolle Energie geht so verloren.
Das Einspeisen des Ökostroms macht die Umgestaltung des
Energiesystems zu einer Mammutaufgabe – mit vielen technologischen
Herausforderungen.
EnergieSpeicher
In einem Kilogramm Wasserstoff
steckt dreimal so viel Energie wie in
einem Kilogramm Erdöl.
„Neben dem Ausbau der Stromtrassen sind vor allem geeignete Speichertechnologien
notwendig, die überschüssige Windenergie aufnehmen
und auf Vorrat halten – über Stunden, Tage oder sogar Wochen – und
dann wieder ins Netz einspeisen können“, sagt Stiller. Zwar sind aus
heutiger Sicht Pumpspeicher eine effiziente Lösung, aber sie lassen
sich nur in bestimmten geographischen Regionen errichten. In
Deutschland zum Beispiel sind die Möglichkeiten nahezu erschöpft.
Die installierte Gesamtspeicherkapazität
beträgt hier derzeit rund 40 Gigawattstunden. Doch
alleine könnten sie den erwarteten Bedarf an
Stromspeichern bei Weitem nicht decken.
Wollte man das Energiesystem zu 100 Prozent
erneuerbar machen, wäre 2.000-mal
so viel an Speicherkapazität notwendig,
also 40 bis 80 Terawattstunden.
Eine vielversprechende Lösung bietet
der Power-to-Gas-Ansatz: Die Umwandlung
von regenerativ erzeugtem Strom in
Wasserstoff (H₂). „Das leichte Gas ist als
Schwankungspuffer bestens geeignet – und
lässt sich aus Wasser per Elektrolyse gewinnen“,
so der Linde-Experte. Den dafür notwendigen
Strom liefern regenerative Energiequellen wie zum Beispiel
die Windkraft. Für den produzierten Wasserstoff öffnen
sich dann viele Wege in das öffentliche Energienetz: So lässt sich H₂
in Gaskraftwerken zurück in Strom verwandeln oder mit einem Anteil
von derzeit bis zu fünf Prozent in das Erdgasnetz einspeisen. Eine
weitere Option ist die so genannte Methanisierung. Stiller: „Dabei
wird der Wasserstoff für die Produktion von synthetischem Erdgas

LINDE TECHNOLOGY #1.13 // Energiespeicher
20
Titelthema: Kraftwerk Natur
Vernetzte Wasserstoff-Welt
Windparks produzieren große Mengen regenerative Energie: Diese kann je nach Bedarf direkt ins Stromnetz fließen, aber auch Elektroautos antreiben –
oder zur Wasserstoffproduktion genutzt werden. Für den erzeugten H₂ öffnen sich viele Wege: Dieser kann Brennstoffzellenfahrzeuge antreiben, anteilig ins
Erdgasnetz gespeist oder für die Methanisierung zu SNG (Synthetic Natural Gas) genutzt werden. Auch Blockheizkraftwerke können H₂ als Brennstoff nutzen.
Synthetisches Erdgas (SNG)
Methanisierung
Wasserstoff
H₂-Abfüllanlage
Wärme
Strom
H₂-Speicher
Blockheizkraftwerk
Biogas
Windpark
Elektrolyse/
H₂-Produktion
Ionischer
Kompressor
Erdgasnetz
Elektro-Tankstelle
Komprimiertes
Erdgas (CNG)
H₂
CNG
Wasserstoff-Tankstelle
Erdgas-Tankstelle
eingesetzt, das dann unbegrenzt in das öffentliche Erdgasnetz strömen
könnte.“ Das dafür benötigte Kohlendioxid lässt sich ebenfalls aus
erneuerbaren Quellen wie Biogas- oder Kläranlagen gewinnen. Auch
Brennstoffzellen können die im Wasserstoff gespeicherte Energie
in Form von Wärme und Strom wieder verfügbar machen – und so
Heizungen befeuern, Haushaltsgeräte versorgen oder auch Elektrofahrzeuge
antreiben. H₂-Energiespeichersysteme könnten eine
wichtige Brücke zwischen den erneuerbaren Energien und dem Straßenverkehr
bilden. Brennstoffzellenautos – mit H₂ betankt – ließen
sich dann mit erneuerbarem Überschussstrom betreiben.
Wie die H₂-Welt künftig Mobilität und Energieversorgung verbinden
kann, soll jetzt das Kooperationsprojekt „H₂-BER“ von Linde
und den beiden Energieunternehmen Enertrag und Total zeigen, das
von Linde Gas Deutschland in Zusammenarbeit mit Lindes Clean-
Energy-Team koordiniert wird. Das Projekt wird vom Nationalen Innovationsprogramm
Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NIP)
gefördert. Derzeit errichten die Partner am künftigen Berliner Hauptstadtflughafen
die weltweit erste Wasserstofftankstelle, die den
Strom direkt aus einem Windpark bezieht. Mit dem H₂-Kraftstoff sollen
dann Brennstoffzellen-Busse und -Pkw fahren. Das Unternehmen
Enertrag hat den Windpark in der Nähe des Flughafens errichtet
und betreibt mit dem dort erzeugten Strom eine große Elektrolyse-
Anlage, die den Wasserstoff produziert. Und je nachdem, wie hoch die
zur Verfügung stehenden Ökostrom-Mengen sind, kann die Elektrolyse-Leistung
reguliert und die H₂-Produktion entsprechend angepasst
werden. Linde liefert die komplette Technologie, mit der der

Titelthema: Kraftwerk Natur
Energiespeicher // LINDE TECHNOLOGY #1.13
21
Wasserstoff vor Ort effizient gespeichert, verdichtet und abgefüllt
werden kann sowie die Tankstellentechnik. Der Konzern Total investiert
als Betreiber in die dazugehörige Wasserstofftankstelle, die mit
Linde-Technologie Pkw und Busse versorgen soll.
„Betrachtet man die technischen Komponenten einer H 2 -
Tankstelle genauer, zeigt sich die Komplexität des gesamten Projekts“,
sagt Tim Heisterkamp, Projektleiter für „H₂-BER“ bei Linde Gas
Deutschland. „So benötigt man für ihren Betrieb neben Speichertechnologien
auch leistungsstarke und verschleißarme Verdichtereinheiten,
die den Wasserstoff komprimieren“, sagt Heisterkamp. Dieses
Know-how gehört zu den Kernkompetenzen von Linde. „Dennoch ist
dieses Projekt für uns sehr anspruchsvoll, weil wir verschiedenste
neu entwickelte Technologien in einer Anlage vereinen.“ Weil zum
Beispiel Kompressoren an einer Tankstelle im Dauereinsatz laufen,
müssen sie besonders verschleißarm sein. Hierfür haben die Linde-
Ingenieure den ionischen Verdichter entwickelt, der deutlich weniger
Energie verbraucht als herkömmliche Kolben- oder Membrankompressoren.
„Damit steht ein größerer Anteil des Windstroms für die
Wasserstoff-Produktion zur Verfügung“, so Heisterkamp.
Wasserstoff effizient speichern – und tanken
Für die künftige H₂-Tankstelle am Hauptstadtflughafen wird der Wasserstoff
zunächst in großen Tanks bei rund 45 Bar gespeichert. Denn
eine Langzeitspeicherung bei höherem Druck wäre unwirtschaftlich.
Die großen Tanks speisen die ionischen Verdichter, die das leichte
Gas bei bis zu 900 Bar in kleinere Pufferspeicher pressen – dieser
hohe Druck ist nötig, um die Autos später möglichst schnell mit
700 Bar zu betanken. Das Gasvolumen in den Pufferspeichern reicht
für etwa zehn Betankungen. Zum Konzept gehört auch eine Abfüllstation
für Lkw, die überschüssigen H 2 in andere Verbrauchszentren
und zu industriellen Abnehmern transportieren können – beispielsweise
zu den Tankstellen der Clean Energy Partnership: Dieser Verbund
von Automobil-, Energie- und Technologiekonzernen betreibt
in Berlin bereits rund 50 Wasserstoffautos. Die Flotte soll in nächster
Zeit auf etwa 100 Fahrzeuge wachsen – und die benötigen mehr
Treibstoff. Generell will Linde für den Ferntransport von Wasserstoff
künftig einen neu entwickelten Lkw-Auflieger einsetzen, in dem das
H₂-Gas bei einem höheren Druck gespeichert wird. Bisher lassen sich
solche Trailer bei einem Druck von 200 Bar mit etwa 6.000 Kubikmeter
H 2 „beladen“. In Zukunft sollen die Auflieger mit 500 Bar arbeiten
und dann mehr als die doppelte Menge transportieren können.
Das Projekt geht aber weit über die Idee einer Tankstelle hinaus.
Stiller: „Wir zeigen bei ‚H₂-BER’ exemplarisch eine vernetzte Wasserstoffwirtschaft.
Denn wir verknüpfen die umweltfreundliche Erzeugung,
die Versorgung von Fahrzeugen und die Weiterverteilung
über größere Distanzen.“ Und das bundesweite H₂-Bündnis „Performing
Energy“, in dem Linde neben 15 Partnern aus Wirtschaft
und Forschung vertreten ist, erforscht und erprobt weitere Wasserstoffspeichersysteme
für die Zukunft – beispielsweise wie gut sich
riesige Salzkavernen als H₂-Speicher eignen würden. Diese könnten
bis zu 200 Gigawattstunden an regenerativ erzeugtem Strom
speichern. Das Projekt von Linde, Total und Enertrag ist also erst
der Anfang – aber für eine Wasserstoff-Welt von morgen ein wichtiger
Meilenstein.
↳
↳
↳
Kurzinterview
„Regelleistung im
Sekundentakt“
Linde Technology sprach mit Gaelle
Hotellier, Leiterin des Geschäftssegments
Hydrogen Solutions bei
Siemens in Erlangen, über die Rolle
des Wasserstoffs als Baustein
der künftigen Energieversorgung.
Welches Potenzial hat H₂ für die Energieversorgung?
Natürlich ist Wasserstoff nur eine Komponente der künftigen
Energieversorgung – aber eine sehr wichtige. Der Charme der
Technologie besteht darin, dass man mit Wasserstoff nicht
nur regenerativ erzeugten Strom speichern kann, sondern ein
Produkt schafft, das sich vielseitig nutzen lässt: als Grundstoff
für die Industrie, Treibstoff für Fahrzeuge und Energieträger.
Wie lässt sich die Energie zur H₂-Produktion
nachhaltig und effizient bereitstellen?
Wie Projekte der Industriekooperation Performing Energy
zeigen, ist es im Hinblick auf den Klimaschutz ideal, Windund
Sonnenstrom für die H₂-Produktion zu nutzen, da damit
tatsächlich ein CO₂-freier Energieträger z. B. für die Mobilität
entsteht. Wir fokussieren uns auf Hochdruck-Elektrolyseure
mit der Proton-Exchange-Membrane-Technologie, kurz PEM:
Diese eignen sich für hohe Stromdichten und können in Millisekunden
auf große Leistungssprünge reagieren. Zudem
brauchen sie keine Aufwärmphase wie herkömmliche Elektrolyseure
und je nach Betriebsweise erreichen sie einen
Wirkungsgrad von 65 bis 90 Prozent.
Ist die Technik reif für eine industrielle Nutzung?
Um die Technologie im großen Maßstab zu nutzen, muss sie
robuster, kostengünstiger und für höhere Leistungen ausgelegt
werden. Langfristig wollen wir Elektrolyse-Parks mit bis zu
dreistelliger Megawatt-Leistung aufbauen, die dann z. B. den
überschüssigen Strom großer Windparks in H₂ umwandeln
und zum Gleichgewicht im Stromnetz beitragen können.
LINK:
www.cleanenergypartnership.de

LINDE TECHNOLOGY #1.13 // Geothermie
22
Titelthema: Kraftwerk Natur
Erdwärme effizient nutzen
HeiSSe
Energiequellen
Das Innere der Erde beherbergt unerschöpfliche Energieressourcen. Diese
heiße Urkraft lässt Vulkane wachsen und Geysire sprudeln – und könnte
die Welt mit Strom und Wärme versorgen. Mit innovativen Technologien helfen
Linde-Ingenieure jetzt, die Geothermie effizient zu erschließen.
Autor: Thomas H. Loewe
Bildquelle: Stocktrek Images/Getty Images
↲ ↳
Über dem Feuerball spannt sich nur eine hauchdünne Hülle: Die Erdkruste
ist ein Puzzle aus riesigen Gesteinsplatten, an deren Rändern
flüssige Lava emporquillt. Feuerspeiende Vulkane und sprudelnde
Thermalquellen sind die Zeichen des brodelnden Untergrunds. Sie
lassen erahnen, welche Temperaturen im Erdinneren herrschen.
Die natürliche Erdwärme, auch Geothermie
genannt, ist in menschlichen Dimensionen unerschöpflich.
„Und das macht sie so interessant
für unsere Energieversorgung. Denn sie lässt
sich bändigen und in Strom umwandeln –
eine ideale Form der erneuerbaren Energie“,
sagt Prof. Dr. Rolf Bracke, Leiter des
Internationalen Geothermie-Zentrums
(GZB) in Bochum.
Unendliche Wärmereserven
In vulkanisch aktiven Ländern wie beispielsweise
Italien, Island oder Indonesien
gehört die geothermische Energiegewinnung
längst zum Alltag. „In einigen Ländern
wie den Philippinen decken geothermische Quellen
schon heute bis zu 30 Prozent des nationalen Strombedarfs“,
so Bracke. Laut der Geothermal Energy Association (GEA)
könnten 39 Länder ihre Energie sogar zu 100 Prozent mit der Geothermie
gewinnen. Doch auch dort, wo die Zeichen der Erdglut an
der Oberfläche nicht so sichtbar auftreten, ist Wärme zu holen.
Geothermie
39 Länder könnten ihre Energie zu 100 Prozent
aus der Erdwärme beziehen,
schätzt die Geothermal Energy Association.
Denn grundsätzlich heizt sich die Erdkruste mit zunehmender
Tiefe auf – pro Kilometer um etwa 30 Grad Celsius. „Ausgeklügelte
Technologien sowie Verfahren der Wärmeübertragung machen die
Geothermie weltweit immer attraktiver“, sagt Martin Weiß, Projektleiter
Vertrieb Carbon and Energy Solutions bei Linde’s
Engineering Division in Dresden. Mit der Erfahrung
aus dem Chemie- und Gasanlagenbau und der
innovativen Technik der Unternehmenstochter
Cryostar bietet Linde umfassendes Knowhow
für die effiziente Erschließung der
tiefliegenden Wärmereserven.
„Im Idealfall nutzt man Wasserdampf
aus geringen Tiefen für den Antrieb stromerzeugender
Turbinen“, so Weiß. Dieses
so genannte „Flashverfahren“ setzt aber
Wasserdampf mit Temperaturen von
mehreren hundert Grad voraus. „Solche
oberflächennahen und hochenergetischen
Thermalfelder gibt es aber nur dort, wo eine
Erdplatte an die andere grenzt“, sagt Weiß.
So zum Beispiel in Kalifornien, nördlich von San
Francisco in den Mayacamas Mountains. Dort liegt das
derzeit produktivste Geothermie-Feld der Welt: „The Geysers“.
Unterhalb der Hügelkette blubbert geschmolzenes Gestein in einer
Kammer mit einem Durchmesser von etwa 14 Kilometern. Die
abstrahlende Hitze überträgt sich in die höheren Gesteinsschichten

Geothermie // LINDE TECHNOLOGY #1.13
23
Entfesselte Energie:
Der isländische Geysir Strokkur –
übersetzt Butterfass – spuckt
etwa alle zehn Minuten eine
20 Meter hohe Fontäne aus Wasser
und Dampf in die Luft.

LINDE TECHNOLOGY #1.13 // Geothermie
24
Titelthema: Kraftwerk Natur
und bringt dort das Grundwasser zum Kochen. Deshalb steigt im
gesamten Gebiet unter hohem Druck dichter, heißer Dampf aus dem
Boden. Schon seit 1960 nutzt man ihn zur Stromerzeugung. Allein
die Kraftwerke des amerikanischen Energieversorgers Calpine produzieren
damit etwa 725 Megawatt (MW). Das reicht aus, um eine
Stadt wie San Francisco – mit immerhin 800.000 Einwohnern – mit
Strom zu versorgen.
Mit Erdwärme effizient Strom gewinnen
Inzwischen ermöglichen neuere Verfahren die Erdwärmegewinnung
auch fernab solcher hochaktiven Grenzgebiete. „Wir verwenden
dafür anstelle der Direktdampflösung so genannte Binärsysteme“,
erklärt Weiß. Diese heißen so, weil sich die Wärme von
einem geschlossenen Kreislauf – dem Wärmezyklus – auf den zweiten
Kreislauf, den so genannten Kältezyklus überträgt. Im Wärmezyklus
fördert eine Hochleistungspumpe heißes Thermalwasser
aus der Tiefe an die Oberfläche. Dort überträgt sich die Hitze des
Wassers in einem Wärmetauscher auf ein Arbeitsmittel – meist eine
Flüssigkeit – im zweiten Kreislauf. Danach pumpt man das Wasser
wieder in die Tiefe. So bleibt der unterirdische Druck im Gleichgewicht,
und die Wasserquelle versiegt nicht.
Die Flüssigkeit im Kältezyklus – an der Oberfläche – wird durch
die Wärme aus der Tiefe in Dampf umgewandelt. „Und das schon
bei niedrigeren Temperaturen“, so Weiß. Dieser Dampf treibt dann
eine Turbine an, die wiederum in einer Anlage sehr effizient Strom
erzeugt. Die Linde-Ingenieure setzen dabei auf organische Arbeitsmittel
wie Propan oder auf Kältemittel, die auch in Kühlschränken
und Klimaanlagen zirkulieren. Die Substanzen sind für den Prozess –
den so genannten Organic Rankine Cycle (ORC) – namensgebend.
Die Cryostar-Experten haben sich aber nicht nur auf das Arbeitsmittel,
sondern auch auf die thermodynamischen Aspekte des
ORC-Verfahrens konzentriert und bieten eine Sonderform an: den
überkritischen ORC-Prozess. Dabei unterliegt das Arbeitsmittel im
Kältezyklus einem erhöhten Druck. Es befindet sich dann vollständig
Die Geothermische Weltkarte
Riesige Energiepotenziale: Die Restwärme stammt zwar aus der
Zeit der Erdentstehung, dennoch könnte die Geothermie unseren
Planeten viele tausend Jahre mit Energie versorgen.
Hochaktive Regionen
(Tektonisch bzw. vulkanisch)
Derzeit installierte
Kapazität in Megawatt
Potenzielle Kapazität
in Megawatt
Nordamerikanische
Platte
4.300
655
43.000
4.050
Nordamerika
Island
4.200
1.060
Mittel- und Südeuropa
Eurasische
Platte
Pazifische
Platte
28.600
510
Mittelamerika
Südamerikanische
Platte
174 14.000
Ostafrika
3.900 74.300
Westpazifik
Australische
Platte
16.100
0
Anden
Afrikanische
Platte
Antarktische
Platte
768 9.000
Neuseeland
Quelle: Íslandbanki, Geothermal Energy Association

Titelthema: Kraftwerk Natur
Geothermie // LINDE TECHNOLOGY #1.13
25
in einer gasähnlichen Phase. „Das senkt den Energieverlust und steigert
die Stromerzeugung. Und ein wichtiger Nebeneffekt ist eine längere
Lebensdauer der Turbine“, sagt Weiß. Denn bei solch hohem Druck
können schon feinste Tröpfchen das harte Metall der Turbinenblätter
beschädigen und erodieren. Weiß: „Doch in dieser gasähnlichen
Phase treten erst gar keine Tröpfchen auf.“
Zusammen mit dem Tochter-Unternehmen Cryostar realisieren
die Geothermie-Experten der Linde Engineering Division derzeit
ihr erstes ORC-System im bayerischen Kirchweidach. „Seit einiger
Zeit weiß man von riesigen Heißwasserreservoiren im Untergrund
des Voralpenlandes“, sagt Weiß. Die Wassermassen lagern jedoch
in porösen Jurakalken, die erst in einer Tiefe von drei bis fünf Kilometern
anzutreffen sind. Und je tiefer, desto schwieriger ist auch die
Suche nach den heißen Wassertaschen. „Im schlimmsten Fall muss
man die Bohrung mehrmals umlenken, um überhaupt fündig zu
werden“, so Weiß. Und das bedeutet natürlich auch ein wirtschaftliches
Risiko: Denn der Preis für eine einzige Tiefbohrung kann bis
zu zehn Millionen Euro betragen. „Deshalb betreuen wir unsere
Kunden teilweise schon in den ganz frühen Phasen des Projekts –
also bereits bei Konzeption und Finanzierung“, sagt Weiß. Denn er
und sein Team verfügen über ein gutes Netzwerk an notwendigen
Projektpartnern, die hier gemeinsam unterstützen können.
Globaler Boom der Geothermie-Kraftwerke
Beim Bau des Kraftwerks greifen die Linde-Ingenieure auf fundierte
und langjährige Expertise aus dem Chemie- und Gasanlagenbau
zurück. „Wir liefern das komplette Gerüst des Kältezyklus – vom Luftkühler
und dem Wärmetauscher bis hin zu den Rohrleitungen und
der Steuerungselektronik“, so Weiß. Und um das Herz der Anlage mitsamt
der Turbine und dem Generator kümmern sich seine Kollegen
von Cryostar. Weiß: „So bekommt der Auftraggeber eine schlüsselfertige
Anlage aus einer Hand.“ Zudem bietet Linde auch einen Wartungs-
und Betriebsservice: Der Kunde hat die Möglichkeit, das Kraftwerk
an das Remote Operation Centre (ROC) am Linde-Standort in
Leuna anzuschließen. So lässt sich die Anlage auch aus der Ferne
überwachen und bei Bedarf ein Technikerteam losschicken.
Die Nachfrage nach Geothermie-Kraftwerken wächst: „Inzwischen
empfangen wir an unserem Forschungszentrum in Bochum regelmäßig
Kollegen aus aller Welt – zuletzt aus Neuseeland, der Türkei
oder Lateinamerika“, sagt GZB-Leiter Bracke. „An wenigen Plätzen
erforscht man die Geothermie so intensiv und interdisziplinär wie
wir in Bochum.“ Auch Studien der GEA zeigen, dass Investitionen
in die Geothermie weltweit zunehmen: Die Philippinen wollen den
Amerikanern den ersten Rang ablaufen und bis zum Jahr 2030 fast
3.500 MW Strom aus Erdwärme erzeugen. Das Nachbarland Indonesien
hat noch mehr vor: Denn es sitzt auf einem geothermischen
Potenzial von 28.000 MW – das sind schätzungsweise 40 Prozent
der globalen geothermischen Energiereserven. Und bis 2025 sollen
dort bereits 5.000 MW aus geothermischen Anlagen fließen. Weitere
aktive Zonen liegen in Afrika und in Süd- und Mittelamerika. Auch
dort verfolgen zahlreiche Länder den Auf- beziehungsweise Ausbau
ihrer geothermischen Ressourcen. Besonders Länder am Pazifik
sind aufgrund ihrer Lage günstige Standorte für Geothermie. Unter
den Küstenbereichen dieses Meeresbeckens stoßen und schrammen
Die Erdwärme bändigen:
Für das Geothermie-Kraftwerk im bayerischen Kirchweidach (oben)
liefert Linde Luftkühler, Wärmetauscher, Rohrleitungen und Steuerungselektronik.
Die Installation von Turbinen und Generatoren (unten)
ist Aufgabe der Kollegen von Cryostar.

LINDE TECHNOLOGY #1.13 // Geothermie
26
Titelthema: Kraftwerk Natur
Kurzinterview
„groSSe Potenziale für die Kraft-wÄrme-Kopplung“
↳
↳
Professor Rolf Bracke leitet
das Internationale Geothermie-
Zentrum in Bochum (GZB).
Neben dem wissenschaftlichen
Forschungsauftrag dient
das GZB auch als Kompetenzzentrum
und Ansprechpartner
in allen Fragen der Nutzung
und Gewinnung von Erdwärme.
Warum ist gerade Bochum zum neuen Internationalen
Geothermiezentrum ernannt worden?
Das Ruhrgebiet ist für die geothermische Forschung ein bevorzugter
Standort, weil die Menschen hier den Bergbau kennen
und viele Unternehmen mit bergbau- und energietechnischer
Kompetenz seit über 100 Jahren tätig sind. Die Akzeptanz ist
hoch. Inzwischen arbeiten hier regelmäßig Kollegen aus Auckland,
Istanbul, Reykjavik oder San Salvador – und wir bekommen
ein sehr positives Feedback. Anfang 2011 hat der Geothermie-
Weltverband, die International Geothermal Association, kurz
IGA, ihre Hauptgeschäftsstelle im Internationalen Geothermie-
Zentrum an der Hochschule Bochum eröffnet. Seither werden die
Tagesgeschäfte des IGA-Sekretariats hier abgewickelt. Bochum
ist damit auch im globalen Maßstab zu einem Zentrum der Erdwärmeforschung
geworden.
Warum ist die Geothermie ein wichtiger Baustein für
die Energiezukunft?
↳
↳
Welche Voraussetzungen braucht es für eine umfangreiche
Nutzung der Geothermie?
Es müssen neue Technologien entstehen, die überall – auch
außerhalb geologischer Vorzugsregionen – einsetzbar und gesellschaftlich
akzeptiert sind wie Enhanced Geothermal Systems:
Damit lässt sich Energie aus sehr tiefen warmen Gesteinsschichten
mit geringer natürlicher Wegsamkeit gewinnen: Sie werden
angebohrt und unter hohem Druck wird Wasser hinabgepumpt.
Der Wasserdruck erweitert vorhandene Mikrorisse und schafft
so eine Thermalwasserquelle. Das Wasser erwärmt sich schnell
und wird dann zur Energiegewinnung zurück an die Oberfläche
geholt. Die Entwicklung solcher Systeme ist weltweit noch in
den Anfängen und soll in Bochum erforscht werden. Auf unserem
7.000 Quadratmeter großen In-situ-Feldlabor können wir
beispielsweise Referenzbohrungen zur Geräteentwicklung und
Versuche unter produktionsnahen Bedingungen durchführen.
Wie bewerten sie die gesellschaftliche Haltung gegenüber
der Geothermie?
Eine der größten Herausforderungen ist es, die Akzeptanz dieser
erneuerbaren Energieform zu fördern und den Nutzen zu kommunizieren.
Wir müssen die Möglichkeiten und Risiken offen erklären.
Das ist wichtig, um die Geothermie in die Ballungsräume
bringen zu können. Unsere Forschungsergebnisse und ein neues
Kommunikationszentrum werden dazu beitragen.
Die Erdwärme zeigt ihr großes Potenzial in der Kraft-Wärme-
Kopplung. Aufgrund ihrer hohen Grundlastfähigkeit kann sie
eine zentrale Rolle bei der Fernwärmeversorgung großer
Ballungsräume spielen. 2050 werden etwa 80 Prozent der
Menschen in Ballungsräumen und Megastädten leben. Gerade
die Wärmeversorgung wird unterschätzt. Die Abschaltung fossiler
Kraftwerke wird eine riesige Versorgungslücke auftun – und
wir müssen uns Gedanken machen, wie wir die dort gewonnene
Abwärme ersetzen können. Mit der umweltfreundlichen
Geothermie ließen sich viele Wohnungen und Gebäude mit
Elektrizität und Wärme versorgen. Und auch die Industrie
besitzt einen großen Wärmebedarf, der von dieser regenerativen
Energiequelle gespeist werden könnte. Ein weiterer wichtiger
Punkt: Mit Geothermie lässt sich auch kühlen. Mit der
Wärmeenergie lassen sich beispielsweise Absorptionskältemaschinen
betreiben: Klimaanlagen für Kühlhäuser, Hotels
oder Messegelände könnten so mit umweltfreundlicher Erdwärme
arbeiten.
Was der Erde einheizt
Die Wärme, die sich für die Geothermie nutzen lässt,
resultiert zum Teil aus der Zeit der Erdentstehung.
Zum anderen Teil ist natürliche Kernenergie durch
den radioaktiven Zerfall verschiedener Elemente wie
Uran, Thorium oder Kalium für die Hitze verantwortlich.
Die Prozesse sorgen dafür, dass ein kontinuierlicher
Wärmestrom aus der Tiefe an die Erdoberfläche
aufsteigt. Zwar ist die Erdkruste zwischen fünf und
70 Kilometer dick. Jedoch sind mehr als 99 Prozent
des Planeten aufgrund des flüssigen Magmakerns
heißer als 1.000 Grad Celsius. Nur ein Tausendstel der
Erdmasse, die oberen drei Kilometer, sind kühler als
100 Grad Celsius.

Titelthema: Kraftwerk Natur
Geothermie // LINDE TECHNOLOGY #1.13
27
In VIELEN vulkanisch
aktiven Regionen
gehört Geothermie
zum Alltag.
systeme hydraulisch zu aktivieren“, erklärt Bracke. Die Wärme des
Gesteins überträgt sich auf das Wasser, und es entsteht eine künstlich
angelegte Thermalquelle.
Um die Auswirkungen auf den Untergrund besser zu verstehen,
richten Bracke und seine Kollegen in Bochum ein 7.000 Quadratmeter
großes Feldlabor ein. Dort sollen neue Bohr- und Reservoirtechnologien
unter realen Bedingungen erforscht und auch Kraftwerkstechnik
erprobt werden. In einer Vielzahl von Überwachungsbohrungen messen
Sensoren dann den Wasserchemismus und erfassen jede noch
so kleine Erschütterung. „Wenn wir die verursachten Veränderungen
im Untergrund verstehen und vorhersagen können, stellen wir auch
die Umweltverträglichkeit und die öffentliche Akzeptanz sicher.“ Er
glaubt deshalb an eine erfolgreiche Zukunft für die Geothermie –
und an ihre Notwendigkeit, denn: „Durch die Abschaltung fossiler
Kraftwerke wird eine riesige Versorgungslücke, insbesondere bei der
Kraft-Wärmekopplung, entstehen. Geothermie kann einen wichtigen
Beitrag leisten, diese zu schließen“, so Bracke.
Rein regenerativ: Island deckt mit Erdwärme und Wasserkraft 100 Prozent
seines Strombedarfs aus erneuerbaren Quellen.
mehrere Erdplatten auf- und aneinander vorbei. Rings um den Pazifik
hat sich so eine 40.000 Kilometer lange Vulkankette mit den
aktivsten Feuerkegeln der Erde gebildet. Und die hohen Temperaturen
lassen sich bereits in geringen Tiefen anzapfen.
Doch selbst in geologisch ruhigeren Teilen der Welt, beispielsweise
in Deutschland, sehen Experten ein hohes geothermisches
Potenzial. Aufgrund der fortschreitenden Technologie schätzt das
Bundesumweltministerium das deutsche Geothermie-Potenzial auf
bis zu 15.000 MW. Denn auch dort, wo in der Tiefe keine flüssigen
Thermalreservoire vorhanden sind, ist effiziente Geothermie möglich.
„Beim so genannten EGS-Verfahren (Enhanced Geothermal Systems)
pumpt man Wasser in das Tiefengestein, um bestehende Bruch-
Geothermie für die Grundlast
Schon jetzt erzeugen Erdwärmekraftwerke mehr als doppelt soviel
grundlastfähigen Strom wie die Solarbranche. Hinzu kommt ein vierbis
fünffacher Anteil an Nutzwärme. Und weltweit wird die Förderung
von Geothermie-Projekten zunehmen. Denn immer mehr Länder
erkennen den wirtschaftlichen Wert ihrer geothermischen Ressourcen.
Bracke: „Ab 2020 wird sich der Markt stark entwickeln – vor
allem in den geologisch weniger aktiven Regionen.“ Und für Martin
Weiß steht fest: „Wenn der Wind nicht weht und die Sonne nicht
scheint, kann Geothermie immer noch Strom produzieren.“ Vor allem
aber ist sie praktisch unerschöpflich.
LINK:
www.geo-energy.org

LINDE TECHNOLOGY #1.13 // Photovoltaik
28
Wolkenkratzer bei der Sonnenernte:
Solarmodule verwandeln Dächer und
Fassaden in Stromerzeuger. Mit Anti-
Reflex-Glas lässt sich die Energieausbeute
der Solarzellen deutlich steigern.

Titelthema: Kraftwerk Natur
Photovoltaik // LINDE TECHNOLOGY #1.13
29
Hochtransparentes Glas für eine bessere Stromausbeute
Bildquelle: Lester Lefkowitz/Getty Images
Autor: Tim Schröder
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Effizientere
Sonnenfänger
Solarmodule sind sensibel. Meist schützt eine Glasschicht die Sonnenfänger vor
Umwelteinflüssen. Doch diese hält auch einen Teil der Lichtenergie zurück.
Spezielle Oberflächenbeschichtungen sorgen dafür, dass mehr Sonnenstrahlen
das Glas passieren, um so die Stromausbeute zu erhöhen. Linde-Experten
haben jetzt mit dem Glasverarbeitungs-Maschinenhersteller LiSEC ein wegweisendes
Beschichtungsverfahren entwickelt.
Die Energie kommt aus dem All: Auf Millionen Dächern wandeln Photovoltaik-Anlagen
Sonnenstrahlung zuverlässig in elektrischen Strom um –
weltweit. Aber in Sachen Energieausbeute lässt sich die Photovoltaik
immer noch weiter verbessern. Rund um den Globus versuchen
Materialforscher und Physiker, den Wirkungsgrad
der Module prozentpunktweise höher zu
schrauben: Sie mischen neue Halbleitermaterialien
und analysieren deren Atomstruktur
mit Messgeräten, die ganze Labore füllen.
Doch die Stromausbeute eines Photovoltaik-Moduls
lässt sich auch sehr
Solarenergie
Experten schätzen, dass im Jahr 2015
weltweit 190.000 Megawatt Strom durch
die Sonne gewonnen werden.
viel einfacher steigern: zum Beispiel
durch Glasscheiben mit Anti-Reflexions-Beschichtungen.
Diese schützen
das Solarmodul und insbesondere die
empfindlichen Solarzellen vor Umwelteinflüssen
und Beschädigungen. Und je
weniger die Scheiben spiegeln, desto mehr
Sonnenlicht dringt in die Photovoltaik-Module
– und erhöht deren Effizienz. Bis zu drei Prozent
mehr Licht gelangt durch das Glas zu den Solarzellen,
und das steigert die Stromausbeute. Nach Schätzungen einer Marktstudie
von Glass Global werden heute aber nur etwa 20 Prozent aller
Photovoltaik-Module mit Anti-Reflex-Glas – kurz AR-Glas – ausgestattet.
Bis 2020 soll der Anteil auf rund 80 Prozent steigen.
Doch die Sache hat einen Haken: Die Maschinen und Verfahren, mit denen
AR-Glas hergestellt wird, sind entweder extrem teuer – das treibt die
Kosten für Photovoltaik-Module nach oben. Oder sie liefern minderwertige
Qualität in Bezug auf Haltbarkeit und Lichtdurchlässigkeit.
In einem Kooperationsprojekt haben Linde und die
Firma LiSEC in den vergangenen zwei Jahren deshalb
eine alternative Methode für die AR-Glas-Produktion
erarbeitet. Das österreichische Unternehmen
LiSEC entwickelt Maschinen, mit
denen Glas verarbeitet, geschnitten, gehärtet
oder mit Kunststofffolien laminiert
wird. In den Maschinen gleiten die Glasplatten
auf einem Fließband von Station zu
Station. Und das neue Verfahren fügt sich
dort nahtlos in die Produktion ein. Dabei ist
S-COAT® – wie Linde und LiSEC das neue Verfahren
nennen – nicht nur kostengünstiger. Es
erzeugt auch eine sehr gute Beständigkeit und
Transmissionswerte, die führend auf dem Markt
sind. Das Prinzip ist relativ einfach: Die Ingenieure
sprühen die Beschichtung auf das Glas. Beim Trocknen bildet
sich eine Schicht mit Nanoporen. Ein großer Vorteil des Verfahrens: Die
Beschichtungsanlage kann als eigenständiges Modul in bereits
bestehende Glasproduktionslinien integriert werden. „Wir kommen
ohne große Umbauten aus“, sagt Linde-Projektleiter Steve Carney.

LINDE TECHNOLOGY #1.13 // Photovoltaik
30
Titelthema: Kraftwerk Natur
Bei herkömmlichen Verfahren sieht das anders aus. In vielen Fällen
werden die Glasscheiben in ein Beschichtungsbad, eine so genannte
Sol-Gel-Lösung, getaucht und anschließend getrocknet. Dazu muss man
die Scheiben aber aus der Produktionslinie herausheben
und zwischenlagern. Eine etablierte Alternative
ist die Vakuumbedampfung. Die Glasscheiben
rollen dabei auf dem Fließband in eine Vakuumkammer,
in der das Glas mit dem Beschichtungsmaterial
bedampft wird. Solche Anlagen kosten ein
Vielfaches der S-COAT®-Lösung, weil sie mit Druckschleusen
und aufwendiger Vakuumtechnik ausgestattet werden
müssen. „Unser Fokus lag darauf, dass wir eine Lösung entwickeln,
die technisch führend, aber deutlich günstiger ist als alle aktuell
verfügbaren Verfahren“, sagt Ulrich Hanke, bei Linde zuständig für
Marketing und Geschäftsentwicklung im Bereich Metalle & Glas.
Besserer Durchlass für spezielle Wellenlängen
Im Detail besteht das S-COAT®-Modul aus mehreren Stationen: Zunächst
wird die Oberfläche der heranrollenden Glasscheiben aktiviert,
damit sich die Beschichtung optimal verteilen kann. Anschließend
besprüht man die Glasscheiben mit der von Linde entwickelten Spezialbeschichtung,
bevor die Glasscheiben getrocknet werden – alles in
einer definierten Gasatmosphäre. Um welche Substanzen es sich bei
der Beschichtung handelt, will Carney nicht verraten. Nur so viel:
Es gibt eine Hauptkomponente und mehrere Zusatzstoffe. „Wichtig
ist, dass die Beschichtung ungiftig ist und sich später, wenn das Photovoltaik-Modul
seinen Dienst getan hat, sehr gut recyceln lässt“, so
der Linde-Experte. Was zunächst so simpel klingt, erfordert umfangreiches
Prozess-Know-how, das durch mehrere umfassende Patentanmeldungen
gegen Nachahmer geschützt wird: Denn die Linde-
Ingenieure entwickeln eine Beschichtung, die robust ist und zugleich
Nanoporen für
gläsernes
Schutzschild.
eine exakt definierte Nanostruktur ausbildet. „Dabei kommt es
sehr genau auf die Größe der Poren an, denn davon hängt ab,
welche Wellenlängen die Glasscheibe passieren lässt“, erklärt
Carney. Gefragt ist vor allem der Wellenlängenbereich
zwischen 550 und etwa 800 Nanometer,
denn in diesem Bereich ist die Stromausbeute der
Solarzellen besonders gut.
Anspruchsvoll war auch die Steuerung der
Anlage. Damit sich in der aufgesprühten Schicht
auch Poren mit exakt definierter Größe bilden,
mussten die Werkstoffspezialisten verschiedene Parameter möglichst
genau einstellen: „Dazu gehört die Trocknungszeit und die Temperatur.
Auch die Zusammensetzung der Gasatmosphäre ist wichtig,
um sowohl die richtigen Produkteigenschaften als auch ein fehlerfreies
optisches Erscheinungsbild sicherzustellen“, erklärt Carney.
„Es hat eine Zeit gedauert, bis wir den Prozess genau justiert
hatten“, so der Linde-Experte. Doch die Mühen der Entwicklungs-
weniger Reflexion, mehr Solarpower
Dank Anti-Reflex-Glas erreichen drei Prozent mehr Sonnenenergie
die Solarzelle. Das steigert die Stromausbeute.
Normales Glas
Anti-Reflex-Glas
100%
91%
Solarzelle
94%
4% Reflexion Außenschicht
1% Reflexion Außenschicht
5% Reflexion (Innen + Glas)

Titelthema: Kraftwerk Natur
Photovoltaik // LINDE TECHNOLOGY #1.13
31
ingenieure wurden belohnt: Verglichen mit unbehandeltem Glas
verbessert die Beschichtung die so genannte Transmission – also den
Einfall des Lichtes – um bis zu drei Prozent. Das klingt bescheiden,
ist aber enorm. Carney: „Wenn man bedenkt, dass man bei der
Effizienzverbesserung von Solarzellen und Modulen in der Regel um
jedes Prozent kämpfen muss.“
Das S-COAT®-Verfahren sorgt aber nicht nur für gute Anti-Reflex-
Eigenschaften beim Glas, sondern kann auch den spezifischen
Umweltbedingungen angepasst werden. Der Prozess lässt sich zum
Beispiel so steuern, dass die Schicht dichter und damit kratzfester
wird. Für Standorte in der Wüste oder am Meer ist das besonders
wichtig, denn Sand und Salzkristalle in der Luft wirken auf Dauer wie
feines Schmirgelpapier. Das Deckglas wird dadurch mit der Zeit stumpf
und lichtundurchlässiger. Die neue AR-Deckschicht aber ist robust
genug, um das andauernde Schmirgeln zu überstehen. Nach detaillierten
Tests in der Klimakammer geben die Entwickler ihrer Beschichtung
eine Lebensdauer von mindestens 25 Jahren. „Je nach Kundenwunsch
stellen wir den Prozess entsprechend ein“, erklärt Carney.
Momentan arbeiten die Experten daran, die Beschichtung sogar so zu
modifizieren, dass sie biologisch aktiv wird und Bakterien, Algen oder
Moose abwehren kann. Sie ist dann keineswegs giftig, verhindert
durch ihre Nanostruktur aber, dass sich Ablagerungen bilden oder
Mikroben darauf ansiedeln. Denn diese Biofilme würden ebenfalls
die Transmission verringern – und damit die Stromausbeute.
Bei LiSEC ist seit Mitte 2012 eine Pilotanlage in Betrieb. Für ausgewählte
Kunden werden dort bereits Gläser beschichtet. 15 Meter
Glas pro Minute kann das S-COAT®-Modul beschichten. Das ist schnell
genug, um mit dem Takt der Glasproduktionslinie mitzuhalten. Die
maximale Breite der Glasbahnen liegt bei 1,7 Metern. Damit lassen
sich also leicht die üblichen Solarmodule fertigen, deren Standardmaß
1,68 mal 1,1 Meter beträgt. „Unsere Anlage zeichnet sich auch
Sonnige Zeiten:
Immer mehr Gebäudefassaden
erhalten
Photovoltaikmodule
wie zum Beispiel die
City Hall in London
(links, oben). Bei der
Effizienzsteigerung
von Solarzellen (links,
unten) zählt heute
jeder Prozentpunkt.
Neue Beschichtungsprozesse
müssen sich
optimal in die Glasproduktionslinien
integrieren
lassen (rechts).
Sonnenstrom weltweit
Die global installierte Photovoltaik-Kapazität
betrug 2011 rund 69 Gigawatt – und verteilte sich
prozentual auf folgende Länder:
Spanien
18%
Andere europäische
6%
•
Staaten
Japan
USA
• China
36%
Andere nichteuropäische
Staaten
• Deutschland
Italien
Quelle: Enerdata, EPIA
10%
durch eine hohe Flexibilität aus. Wir können sie ohne Umrüstzeit einfach
an- oder abschalten“, sagt Johann Weixlberger, zuständig für die
Geschäftsentwicklung bei LiSEC. Denn fertigt die Fabrik eine Charge
Glas an, das unbeschichtet bleiben soll, dann gleiten die Gläser einfach
durch das abgeschaltete Modul hindurch. Bei Bedarf kann der
Sprühvorgang sofort starten. Lange Anfahrzeiten oder die Vorbereitung
eines Beschichtungsbads entfallen.
Auf der Messe Intersolar in München Mitte Juni 2013 erlebt die
Beschichtungsanlage ihre öffentliche Premiere: „Wir werden den
S-COAT®-Prozess einer ganzen Reihe von Glasproduzenten und Herstellern
von Solarmodulen präsentieren“, erklärt Hanke. Er ist zuversichtlich,
dass das Verfahren die Kunden überzeugt, denn S-COAT®
adressiert genau das, was die Solarindustrie in ihrer aktuell schwierigen
Phase erwartet: Spitzenleistung zu niedrigsten Kosten. Auch
wenn die Schlagzeilen bezüglich Solarindustrie momentan im
Wesentlichen durch Konsolidierung und Überkapazitäten geprägt
sind, so entwickelt sich der Endverbrauchermarkt weltweit weiterhin
sehr gut. Nach Angaben des Bundeswirtschaftsministeriums stieg
der Anteil des Solarstroms am Stromverbrauch allein in Deutschland
zwischen 2004 und 2012 von weniger als einem auf 5,7 Prozent.
Dieser Trend wird sich, so Experten, auch international fortsetzen:
2010 waren weltweit Photovoltaik-Module mit einer Gesamtleistung
von 39.531 Megawatt installiert, was in etwa der Leistung
von 40 Atomkraftwerken entspricht. Für 2015 werden bereits rund
190.000 Megawatt erwartet – mit besonders hohen Wachstumsraten
in China und den USA.
4%
13%
7%
6%
LINK:
www.epia.org

LINDE TECHNOLOGY #1.13 // Essay
32
Titelthema: Kraftwerk Natur
Harald Dimpflmaier, Chief Engineer,
Swiss Reinsurance Company Ltd.
Essay
„Wege zu einer nachhaltigen
Energiezukunft“
Den Klimawandel zu bekämpfen und gleichzeitig für Energiesicherheit zu sorgen, ist eine
der anspruchsvollsten Herausforderungen für unsere wachsende Weltbevölkerung. Mit
den zunehmenden Investitionen in neue Technologien steigt auch die Nachfrage nach einem
effizienten Risikomanagement und besseren Versicherungsmodellen.
Seit mehr als hundert Jahren halten fossile Brennstoffe unsere Wirtschaft
am Laufen und prägen unsere Lebensweise. Sie verhalfen
mehr Menschen zu Wohlstand, als dies je zuvor möglich gewesen
wäre, und ermöglichten ihnen ein längeres und produktiveres Leben.
Parallel zu dieser wirtschaftlichen Erfolgsgeschichte stieg die Weltbevölkerung
in den vergangenen 200 Jahren von einer Milliarde
Menschen auf sieben Milliarden an. Zum Vergleich: In den 800 Jahren
davor ist die Bevölkerung gerade einmal um 700 Millionen
Menschen gewachsen.
Auch wenn die fossilen Brennstoffe viel Gutes bewirkt haben,
dürfen die Schattenseiten natürlich nicht verschwiegen werden – insbesondere
die von Erdöl und Kohle verursachten Treibhausgasemissionen.
Diese Abgase binden die Wärme in der Erdatmosphäre und
führen so zu einer Erhöhung der weltweiten, durchschnittlichen Temperatur.
Und das wirkt sich wiederum negativ auf die Umwelt und
das globale Klima aus. Die Welt von heute leidet an den Folgen des
jahrzehntelangen, von fossilen Energieträgern getriebenen Wachstums
– und den dadurch ausgelösten klimatischen Veränderungen.
Mit dem zunehmenden Wirtschaftswachstum und der damit einhergehenden
Bevölkerungszunahme wird aber die Nachfrage nach Energie
weiterhin ansteigen. Die Internationale Energieagentur schätzt, dass
die globale Energienachfrage bis 2035 um 40 Prozent zunimmt und
90 Prozent dieser Nachfrage aus Nicht-OECD-Ländern stammen wird
– vor allem aus China und Indien. Für den Bau und die Wartung einer
adäquaten Infrastruktur, mit der sich dieser steigende Energiebedarf
abdecken lässt, werden in den kommenden 25 Jahren globale Investitionen
in Höhe von 38 Billionen US-Dollar notwendig sein.
Die Welt steht an einem Scheideweg: Die vermehrte Nutzung
fossiler Energieträger setzt immer größere Mengen von Treibhausgasen
in die Atmosphäre frei. Wenn dieser Trend ungebrochen anhält,
werden die Emissionen nicht nur den Klimawandel weiter beschleunigen,
sondern bleibende Umweltschäden verursachen. Bereits der
2009 am Kopenhagener Klimagipfel vereinbarte reduzierte Temperaturanstieg
auf zwei Grad Celsius über dem Mittelwert im vorindustriellen
Zeitalter – ein ohnehin ehrgeiziges und zunehmend
unrealistisches Vorhaben – wird die Wettermuster signifikant beein-

Titelthema: Kraftwerk Natur
Essay // LINDE TECHNOLOGY #1.13
33
Bis 2035 wird sich
Die globale ENergienachfrage
um
40 Prozent erhöhen.
Bildquellen: Swiss Re, Getty Images
↳
Teamwork für Turbinen: Die Swiss Re hat das European Wind Turbine
Committee initiiert. Es bietet europäischen Versicherungsunternehmen eine
Plattform, um sich mit Vertretern der Windenergiebranche auszutauschen.
flussen. Die Menschheit wird immer stärker unter ausgeprägteren
Hitzeperioden, unregelmäßigen Niederschlägen, Stürmen und Überschwemmungen
zu leiden haben.
Den Klimawandel zu bekämpfen und gleichzeitig die Energiesicherheit
für unsere wachsende und prosperierende
Welt zu gewährleisten, ist denn auch eine unserer
vordringlichsten Aufgaben. Eine Aufgabe, die
gleichermaßen anspruchsvoll wie risikobehaftet
ist. Es steht fest, dass sich die Art
und Weise, mit der wir Energie gewinnen
und verbrauchen, fundamental verändern
muss. Und es steht auch fest, dass
sich dieses Ziel nur dann erreichen lässt,
wenn wir die Energieeffizienz verbessern
und vermehrt auf CO₂-arme Energieträger
setzen, wozu auch erneuerbare Energiequellen
zählen. Mit den zunehmenden
Investitionen in die entsprechenden Technologien
steigt auch die Nachfrage nach
einem effizienteren Risikomanagement und besseren
Versicherungsmodellen.
Risikoanalysen haben ergeben, dass grüne Szenarios,
begleitet von konzertierten Maßnahmen zur Bekämpfung des Klimawandels,
das beste Marktpotenzial für erneuerbare Energiequellen
bieten. Die Hauptgründe hierfür sind die rascher vonstattengehende
Transformation zu einer grünen Ökonomie und ein koordiniertes Vorgehen
zur Förderung kohlenstoffarmer Energieträger. Die speziellen,
mit den erneuerbaren Energien verbundenen Risiken, erfordern
indes entsprechende Versicherungslösungen.
Während die fundamentalen Risikostrategien sowohl für erneuerbare
als auch für nicht erneuerbare Energiequellen zutreffen, gilt es
bei der regenerativen Energieversorgung überdies spezifische Heraus-
Risiken
Kontrollieren –
Regenerative
Energien erfordern
neue Ansätze
FÜR versicherungs-
LÖSUNGEN.
forderungen zu bewältigen, die bei den fossilen Energieträgern keine
Rolle spielen: Erneuerbare Energiequellen erfordern neue, noch nicht
ausgereifte Technologien, hängen von günstigen Witterungsverhältnissen
ab, werden unter schwierigen geografischen Bedingungen
produziert wie beispielsweise Offshore-Windfarmen. Und sie sind
vorläufig noch von Subventionen der öffentlichen Hand sowie schützenden
Wettbewerbsregeln abhängig, wenn sie konkurrenzfähig
betrieben werden sollen.
Die mit erneuerbaren Energiequellen verbundenen Risiken erfordern
einen ganz spezifischen Risikomanagementansatz sowie innovative
Risikotransfermethoden, die gegenüber den herkömmlichen Versicherungsprodukten
alternative Möglichkeiten bieten. Diese Erkenntnis
treibt die Versicherer dazu an, Partnerschaften mit Unternehmen,
die im Bereich erneuerbare Energien tätig sind, einzugehen und
Innovationen in der Solar-, Wind- und Wasserkrafttechnologie
zum Durchbruch zu verhelfen. Ein Beispiel einer
solchen Zusammenarbeit ist das von Swiss Re
initiierte European Wind Turbine Committee,
kurz EWTC. Das EWTC bietet europäischen
Versicherungsunternehmen eine Plattform,
um sich mit Vertretern der Windenergiebranche
wie Windturbinenherstellern,
Projektentwicklern, Eigentümern
und Betreibern von Windrädern, Kreditgebern
und Ingenieuren, über die
neuesten Trends und Technologien auszutauschen.
Zentrales Anliegen einer
solchen Partnerschaft ist die Vertiefung des
Risiko-Know-hows und Entwicklung kostengünstiger
maßgeschneiderter Versicherungsprodukte,
welche die Möglichkeit schaffen, die für
die Erforschung und Einführung erneuerbarer Energieträger
notwendigen Risiken abzudecken. Darüber hinaus hat das EWTC eine
Initiative ins Leben gerufen, mit dem Ziel, verbindliche Mindeststandards
für das Risikomanagement von Offshore-Windenergieprojekten
festzulegen. An diesem Projekt sind Versicherer, Rückversicherer und
Vertreter des Offshore-Sektors beteiligt.
LINK:
www.swissre.com

LINDE TECHNOLOGY #1.13 // TRANSPORTKÜHLUNG
34
Flüssigstickstoff für sichere Lebensmitteltransporte
Eiskalt unterwegs
Ananas oder Tomaten, Neuseeland-Lamm oder Pazifik-Garnelen: Zu jeder Jahreszeit
füllen Lebensmittel aus der ganzen Welt unsere Supermarktregale. Dass die Waren möglichst
frisch dort ankommen, erfordert eine ausgeklügelte Logistik – und vor allem eine sichere
Kühlkette. Linde-Ingenieure haben jetzt ein effizientes und umweltfreundliches System für
die Kühltransporter entwickelt, das mit flüssigem Stickstoff arbeitet.
Autorin: Andrea Hoferichter
Bildquellen: Sung-Il Kim/Corbis, S. Velusceac/Fotolia
↲ ↳
Tropenfrüchte kennen keinen Jetlag. Die Strapazen einer Tausende Kilometer
langen Reise ist den Flugmangos nicht anzusehen. Sie wirken
so frisch, als wären sie gerade erst vom Baum gepflückt worden.
Doch nicht nur Aussehen und Geschmack sind wichtige Kriterien für
qualitativ hochwertige Lebensmittel. Gerade bei Fisch und Fleisch
stehen Hygiene und Gesundheit im Vordergrund: Denn bei unsachgemäßer
Lagerung vermehren sich krankmachende Keime extrem
schnell. Die Anforderungen der Lebensmittelbranche sind hoch –
und sie gelten für Fünfsterne-Restaurants genauso wie für Schnellimbisse
oder den Convenience-Food-Vermarkter.
Eine Schlüsselrolle beim Transport spielt die
niedrige Lagertemperatur: In der Kälte bleiben
nicht nur Nährstoffe und Vitamine besser erhalten,
auch Keime haben bei frostigen Temperaturen
wenig Chancen. „Nur eine lückenlose Kühlkette
kann die Ansprüche an Qualität und Frische erfüllen. Gerade bei
langen Transportwegen oder beim Umladen der Ware vom Schiff
zum Lkw ist das eine knifflige Aufgabe“, sagt Mark Ewig, bei Linde
weltweit zuständig für strategisches Marketing und Entwicklung im
Bereich Lebensmittel und Getränke. Besonders wichtig sind daher
Fahrzeuge, die die Waren stets gut gekühlt transportieren – vom
Containerhafen zum Großmarkt, zu den Händlern oder in die Restaurants.
Ewig und sein Team haben jetzt für die Lebensmittel-Laster ein
raffiniertes Kühlsystem entwickelt, das mit flüssigem Stickstoff arbeitet –
kurz LIN genannt, abgeleitet von Liquid Nitrogen. Die Idee, das minus
Mehr als 170.000
fahrende
Kältekammern.
196 Grad Celsius kalte Flüssiggas für die Lebensmittelkühlung zu nutzen,
beschäftigte die Linde-Ingenieure schon länger. Und mit dem
Kältesystem FROSTCRUISE® ist es ihnen jetzt gelungen.
Die innovative LIN-Kühlung kommt genau zum richtigen Zeitpunkt:
Der Markt für die frostigen Transporte wächst rasant. Allein
in Großbritannien wuchs die Zahl der fahrenden Kältekammern im
Jahr 2012 auf über 170.000, heißt es in einer Studie des Londoner
Marktforschungsinstituts TechNavio. Gegenüber 2010 ist das eine
Steigerung um fast 30 Prozent. FROSTCRUISE® kann zudem mit einem
großen Vorteil punkten: Im Vergleich zu den bekannten
dieselbetriebenen Kühlaggregaten ist das
System umweltfreundlicher, leiser und schneller.
Ein Schlüsselschritt in der Entwicklungsarbeit
war es, die LIN-Kühlung bestmöglich in den Transporter
zu integrieren. Denn die naheliegende
Variante, den Flüssigstickstoff direkt in den Laderaum zu sprühen,
schied aus, weil das Gas den Sauerstoff verdrängt. Die Lieferanten
müssten sonst vor dem Entladen der Ware sehr gründlich lüften,
damit der Sauerstoffgehalt wieder auf erträgliche 18 Prozent steigt.
„Dadurch würde aber viel warme Umgebungsluft in den Transporter
gelangen – und der Frosteffekt wäre schnell dahin“, so Ewig.
Die Linde-Ingenieure haben eine bessere Lösung entwickelt:
Der Flüssigstickstoff wird aus einem doppelt isolierten Stahlbehälter
gepumpt, der sich unter dem Lkw-Boden befindet und strömt dann
durch einen Wärmetauscher im Laderaum. „Dadurch kühlt die Luft im

Gut gekühlt auf Reisen:
Mit Flüssigstickstoff sind Fisch und
Fleisch, Obst und Gemüse im Bauch der
Laster vor Wärme bestens geschützt.
TRANSPORTKÜHLUNG // LINDE TECHNOLOGY #1.13
35

LINDE TECHNOLOGY #1.13 // TRANSPORTKÜHLUNG
36
Laderaum ab, ohne sich mit dem Stickstoff zu vermischen“, erklärt
Ewig. Damit sich die Kälte auch bis in den letzten Winkel ausdehnen
kann, sind sechs Hochleistungsgebläse im Laderaum integriert,
die die Luft ständig umwälzen. Drei Geräte sorgen permanent für eine
gemäßigte Zirkulation, die restlichen Gebläse werden – gesteuert
über Sensoren – je nach Bedarf zugeschaltet. In herkömmlichen Kühlsystemen
bringt dagegen nur ein Ventilator Bewegung in die Luft.
Ewig: „Dadurch besteht immer das Risiko, dass nicht alle Produkte
gleichmäßig gekühlt werden – und Schaden nehmen können.“
Füllstationen von Linde-Partnern beliefern die Transporter mit
dem notwendigen Flüssigstickstoff. Der LIN-Tank der Kältelaster fasst
maximal 530 Liter. „Wie lange der Vorrat reicht, hängt von mehreren
Faktoren ab – beispielsweise davon, welche Lebensmittel überhaupt
transportiert werden“, erklärt Ewig. Für Eiscreme etwa sind minus
25 Grad Celsius ideal. Tiefgefrorene Fertiggerichte oder Gemüsemischungen
benötigen eine Temperatur von minus 18 Grad – und
frisches Fleisch darf bei maximal vier Grad Celsius transportiert werden.
Sogar Äpfel reisen auf dem Weg zum Kunden bei Kühlschranktemperatur.
Zudem ist für den Stickstoffverbrauch ausschlaggebend,
wie kalt die Produkte beim Einladen sind, und natürlich haben die
Isolierung des Transporters sowie die Außentemperatur Einfluss auf
die erforderliche Gasmenge. Und auch, wie oft der Lkw zum Entladen
geöffnet wird, spielt eine wichtige Rolle. Der Linde-Experte
schätzt aber, dass „ein Truck von achteinhalb Metern Länge bei einer
Kühltemperatur von zwei Grad Celsius durchschnittlich zwischen
28 und 40 Liter Stickstoff pro Stunde verbraucht. Eine Tankfüllung
reicht dann also für mindestens zwölf Stunden“, so Ewig.
Weniger Energieverbrauch, bessere CO 2 -Bilanz
Bislang sind fast alle Lebensmitteltransporter mit mechanischen Kühlanlagen
ausgestattet. Dabei treibt ein Dieselgenerator eine Kältemaschine
an, die ähnlich wie der Gefrierschrank zu Hause arbeitet:
Ein Kältemittel wird abwechselnd komprimiert und wieder entspannt.
Dehnt es sich blitzschnell aus, kühlt es ab – und entzieht so seiner
Umgebung die Wärme. Doch die Kombination von Dieselaggregaten,
Kompressoren, Öl und Filter macht die konventionellen Kühlanlagen
auch störanfällig. Das FROSTCRUISE®-System kann auf diese Komponenten
verzichten, ist einfacher aufgebaut und deshalb auch leichter
und kostengünstiger zu warten.
Der entscheidende Vorteil ist aber die verbesserte Klimaverträglichkeit
des neuen Kühlsystems. „Die CO₂-Bilanz fällt deutlich niedriger
aus. Und das ist ein immer wichtigeres Kriterium für unsere Kunden“,
betont Ewig. Zwar benötigt die Produktion von LIN elektrische Energie,
und auch der Transport zu den Stickstofftankstellen schlägt in der CO₂-
Bilanz zu Buche. Doch sobald die flüssige Kälte im Kühlsystem kreist,
sinkt der Energieverbrauch auf Null – und damit auch die Kohlendioxidemissionen.
Konventionelle Aggregate für Lebensmitteltransporte
setzen jeden Tag sogar zwischen 20 und 50 Prozent mehr Treibhausgas
frei als die LIN-Kühlung. Hinzu kommen die Stickoxid- und
rußpartikelhaltigen Emissionen des Dieselgenerators. Das Linde-System
benötigt keine klimaschädlichen Kältemittel wie halogenierte Kohlenwasserstoffe,
die in herkömmlichen Anlagen verwendet werden. Ein
wichtiger Aspekt, denn: „Trotz geschlossener Kreisläufe können durch
winzige Leckagen beachtliche Mengen der konventionellen Kühlmittel
in die Umgebung gelangen. „Bis zu einem Liter der Substanzen
kann im Verlauf eines Jahres entweichen“, sagt Ewig: Im Falle
der Stickstoffkühlung sind Leckagen kein Problem, denn als Hauptbestandteil
der Luft ist Stickstoff für die Umwelt völlig unbedenklich.
Vor allem in extrem heißen Gegenden ist das LIN-System vorteilhaft:
Der Flüssigstickstoff kühlt die Waren deutlich schneller herunter
als die herkömmlichen Kältemethoden. Das haben Tests des
Lebensmitteltransporteurs McFood gezeigt, der beispielsweise die
McDonalds-Filialen im tropisch-warmen Malaysia beliefert. Tagsüber
zeigt das Thermometer hier über 30 Grad Celsius im Schatten an, und
nachts fällt es selten unter 20 Grad. Auch bei diesen Temperaturen
müssen Rinderbuletten, Hühnchenflügel und Fischfilets bis zur Verarbeitung
in den Fastfood-Restaurants frisch und genießbar bleiben.
Eine weitere Herausforderung für die Kühlsysteme: „Jedes Mal, wenn
die Tür beim Entladen der Ware geöffnet wird, strömt sehr warme
Luft hinein – und das mehrfach in kurzer Zeit“, beschreibt Ewig

TRANSPORTKÜHLUNG // LINDE TECHNOLOGY #1.13
37
Lückenlose Kühlkette:
Damit Lebensmittel bei ihrem
Transport von den Kühlhallen
und Großmärkten (links)
zum Supermarkt (unten
rechts) immer frisch bleiben,
braucht es gut gekühlte
Fahrzeuge. Die Linde-Entwicklung
FROSTCRUISE® für Lkw
(unten, links) basiert auf
Flüssigstickstoff – und ist effizient
und umweltfreundlich.
FRost im Frachtraum
Füllstationen von Linde-Partnern beliefern die Transporter mit Flüssigstickstoff. Der LIN-Tank eines Kühl-Lkw
umfasst maximal 530 Liter. Im Laderaum sorgen sechs Hochleistungsgebläse für eine gleichmäßige Kälte.
LIN-Tank
Regelventil und
Kontrolleinheit
Temperatursensor
Wärmetauscher
Kältekreislauf
LIN-
Füllstation
Kontrolleinheit
in Fahrerkabine
Kontroll- und
Auffülleinheit
Isolierter Tank für
Flüssigstickstoff (LIN)
die Herausforderung. Denn die Filialen der Fastfood-Kette liegen
nicht weit voneinander entfernt. Beim konventionellen Kühlsystem
kann es nach einer Auslieferung bis zu einer Stunde dauern, um
den Laderaum wieder auf die gewünschte Temperatur abzukühlen.
FROSTCRUISE® braucht dafür selbst bei tropischer Hitze nur knapp
20 Minuten. Und dieser Zeitvorteil ist auch in gemäßigten Klimazonen
wertvoll: In Großbritannien beliefert das Linde-Logistikunternehmen
Gist bereits eine der größten Supermarktketten des Landes.
„Vor allem das Potenzial von FROSTCRUISE® begeistert unsere Kunden“,
erklärt Sam de Beaux, Engineering Director von Gist. „Die Fahrzeuge,
die wir derzeit einsetzen, sind zwar noch im Entwicklungsprozess
des Vor-Produktionsstadiums. Aber die bisherigen Ergebnisse für den
Einzelbetrieb zeigen, dass das System konkurrenzfähig ist und gleichzeitig
Umweltvorteile bietet“, so de Beaux.
Die neue Linde-Entwicklung ist aber nicht nur umweltfreundlich,
sondern auch besonders leise: Das Aggregat läuft mit weniger als
55 Dezibel, also etwa Gesprächslautstärke. Selbst moderne, dieselbetriebene
Systeme sind deutlich lauter. Und ältere Modelle können
laut Ewig durchaus 95 Dezibel erreichen – das entspricht etwa Diskolautstärke.
Die hohen Schallemissionen sind für viele Transporteure
ein echtes Problem: „Denn die meisten Speditionen beliefern ihre
Kunden nachts, um das Verkehrschaos vor allem in großen Städten zu
umgehen. Doch dann gelten in vielen Metropolen strenge Lautstärke-
Grenzen von 60 Dezibel“, erklärt Ewig. Diese Entwicklung begann in
Europa beispielsweise in Paris, London, Amsterdam und Stockholm.
Mittlerweile ist der Lärmschutz aber auch in vielen weiteren europäischen
Großstädten vorgeschrieben. Deshalb müssen Unternehmen,
die auf Dieselaggregate setzen, ihre lärmenden Maschinen aufwendig
mit schallschluckendem Kunststoff ummanteln.
Die Linde-Ingenieure um Ewig verfolgen in der Zwischenzeit
schon wieder ganz neue Ideen, um die frostigen Technologien immer
weiter zu verbessern. Wie das neue Konzept allerdings genau funktioniert
und ob flüssiger Stickstoff dabei eine Rolle spielen wird, will
der Linde-Manager im Detail noch nicht verraten. „Wenn wir das
System noch effizienter machen können, senkt das den Energieverbrauch,
reduziert die Emissionen und spart zudem bares Geld. Das ist
sicher der überzeugendste Mehrwert für den Kunden“, so Ewig. Aber
auch noch klimafreundlichere Methoden stehen auf dem Plan der
Kälte-Experten. Denn für immer mehr Menschen gilt: Nicht nur das
Auge, sondern auch das Umweltgewissen isst mit.
LINK:
www.linde-gas.com

LINDE TECHNOLOGY #1.13 // KUNSTSTOFFVERARBEITUNG
38
Stickstoff senkt Kosten in der Autoteile-Fertigung
Plastik unter Druck
Immer öfter setzen Autobauer ihre Fahrzeuge auf Diät und nutzen Kunststoff statt Stahl oder Glas.
Das spart Gewicht und damit Sprit – und bietet auch den Designern neue Freiheiten. Linde-
Experten haben innovative Produktionssysteme entwickelt, die mit Hochdruck-Stickstoff arbeiten.
Die Pfunde müssen weichen: Nicht nur die Elektromobilität stellt
neue Anforderungen an die Autobauer. Bereits heute zahlt sich jedes
Kilogramm weniger an der Tankstelle aus. Autoingenieure setzen
auf eine extreme Material-Diät, und Hightech-Kunststoffe verwandeln
Fahrzeuge in Leichtgewichte. Komponenten aus diesen
Materialien wiegen durchschnittlich etwa 50 Prozent weniger als
Materialien aus Glas oder Metall. Ob Armaturen, Stoßstangen oder
Autositze: Robuste Plastikbauteile machen mittlerweile bis zu 15 Prozent
des Gesamtgewichts eines Autos aus – Tendenz steigend. Nur
so lassen sich Treibstoffverbrauch und CO₂-Ausstoß drosseln und die
Reichweite von Batterie- oder Brennstoffzellenautos steigern.
Kunststoffe haben aber noch einen weiteren Vorteil: Sie lassen
sich im Spritzgießverfahren leicht verarbeiten und die Werkstoffeigenschaften
sehr gut auf die Anwendung abstimmen. Die Autoindustrie
arbeitet immer häufiger mit der Gas-Innendruck-Technik: Dabei
spritzt ein so genannter Extruder den verflüssigten Kunststoff unter
hohem Druck in eine Spritzgussform, die Kavität. Anschließend presst
man gasförmigen Stickstoff in die Schmelze und verdrängt so einen
Teil des Kunststoffs, beispielsweise in eine Nebenkavität. Der Gasdruck
wird aufrechterhalten, bis das Bauteil ausgehärtet ist und aus
der Form genommen wird. Das fertige Kunststoffelement ist also
innen hohl. Das spart Material und Gewicht. „Dennoch ist das spätere
Bauteil ausreichend steif und formstabil“, erklärt Rolf Heninger, Leiter
des Bereichs Plastics & Cryogenics bei der Linde Gases Division.
„Zudem sorgt der hohe Gasdruck dafür, dass die Kunststoffmasse
die Form präzise ausfüllt – und beim Abkühlen nicht schrumpft“, so
Heninger. Er und seine Kollegen haben die Versorgung mit Hochdruck-Stickstoff
jetzt mit einem neuartigen Gasversorgungssystem
noch effizienter gestaltet. Denn die Gas-Innendruck-Technik
benötigt oft Drücke von mehr als 300 Bar. Für konventionelle Kompressoren
bedeutet das, physikalisch bedingt, einen enormen
Energieaufwand. Linde geht mit seiner Druckerhöhungsanlage
PRESUS® N10 einen anderen Weg: Anstatt das Gas zu verdichten,
fördert das System flüssigen Stickstoff mit Drücken von bis zu 350 Bar

KUNSTSTOFFVERARBEITUNG // LINDE TECHNOLOGY #1.13
39
Werkstoffmix auf vier Rädern
Ein typischer Mittelklassewagen ist heute eine
bunte Mischung aus verschiedenen Materialien,
die leicht und trotzdem stabil sind.
13 %
14 % 6 %
2 %
Stahl
Gusseisen
Fluide
Elastomere
Glas
Aluminium
• Kunststoffe
Sonstige
5 %
3 %
4 %
53 %
Quelle: polymotive
Autor: Sven Titz
↳ Bildquellen: Linde AG, dpa/picture-alliance
↲
Hightech-Karossen: Kunststoffe machen Fahrzeuge nicht nur stabil
und spritsparend, sondern ermöglichen auch futuristische Designs.
zu Hochdruck-Verdampfern. „Dort wird das Gas bei unverändertem
Druck über die Umgebungswärme verdampft“, erklärt Heninger. Und
das senkt die Kosten für Kunststoff-Verarbeiter: PRESUS® N10 spart so
rund 90 Prozent Energie im Vergleich zu üblichen Gaskompressoren.
Kühler Stickstoff für kürzere Taktzeiten
Zu der hohen Energieeffizienz tragen noch weitere Faktoren bei.
So muss die Kolbenpumpe für die Gasverdichtung nicht permanent
arbeiten: „Sobald die Pumpe den benötigten Arbeitsdruck des Stickstoffs
erreicht hat, bleibt sie einfach stehen. Das wirkt sich auch positiv
auf die Wartungsintervalle aus“, sagt Heninger. Darüber hinaus ist
PRESUS® N10 sehr robust. „Im Prinzip könnte das System ein Jahr
lang ununterbrochen laufen – das ist für unsere Kunden natürlich ein
großer Vorteil“, so der Linde-Experte. Denn beim harten Wettbewerb,
dem die Automobilzulieferer ausgesetzt sind, zählt jede Produktionsminute.
Und auch die Qualität des Stickstoffs erhöht sich, denn konzeptbedingt
kommt er an keiner Stelle mit Schmieröl in Kontakt. So
entstehen keine Verunreinigungen wie bei herkömmlichen Kompressoren.
Die PRESUS® N10-Anlage hat zudem bei vergleichbaren
Investitionskosten eine vielfach höhere Förderleistung. Und sie deckt
einen Bereich ab, für den Kryopumpen meist zu groß sind.
Leichte und trotzdem stabile Kunststoffe sind auch in der Luftfahrt-
und Elektronikindustrie gefragt. Mit dem Gasversorgungsystem
PRESUS® N10 lassen sich auch die Gehäuse von Laptops effizienter
per Gas-Innendruck-Technik herstellen. Zudem bietet es für weitere
Hochdruckanwendungen eine vielversprechende Alternative: So liefert
das System bereits Hochdruck-Stickstoff für das so genannte
thermische Spritzen, ein Oberflächenbeschichtungsverfahren. Auch
beim eigentlichen Herstellungsprozess, dem Abkühlungsprozess
der Plastikmasse, steigert die Linde-Lösung die Wirtschaftlichkeit:
Die Taktzeiten in der Kunststoffproduktion können mehrere Minuten
betragen, bevor das Spritzguss-Bauteil aus der Form entnommen
werden kann. Das neue System zur Innenkühlung, das so genannte
Inner Cooling, verkürzt diese Zeiten dank eines zusätzlichen Gasinjektors:
Durch einen zweiten Einlass strömt kühler Stickstoff in den
Hohlraum des heißen Plastikteils. Das vorhandene, warme Gas entweicht
durch den ursprünglichen Injektor. „Mit der Innenkühlung
härtet der Kunststoff viel schneller aus und senkt die Taktzeit um
bis zu 50 Prozent“, erklärt Heninger. Zudem werden die Innenseiten
der Bauteile dadurch glatter. Um die Innenkühlung auch mit herkömmlichen
Gas-Innendruck-Regelmodulen zu betreiben, hat Linde
ein Zusatzelement zum Umschalten und Spülen entwickelt.
Jetzt wollen die Linde-Ingenieure die Effizienz des Spritzgießprozesses
noch weiter verbessern – beispielsweise mit einem Verfahren
zum „Inertisieren“ der Formen: Das Einleiten von Stickstoff soll verhindern,
dass der flüssige Kunststoff beim Befüllen der Form mit dem
Sauerstoff der Luft reagiert und störende Rückstände bildet. „Das
Ziel ist, über die Inertisierung den Wartungsbedarf zu verringern
und die Produktivität zu steigern“, erklärt Heninger. Eine weitere
neue Entwicklung: „Wir sehen CO₂ als attraktive Alternative zur verbreiteten
Innendruck-Technik mit Wasser“, sagt Heninger. Denn CO 2
besitzt ähnlich gute thermodynamische Eigenschaften, vermindert
aber die Gefahr, dass die Spritzguss-Werkzeuge durch Feuchtigkeit
beeinträchtigt werden. Ein Serieneinsatz steht kurz bevor. „Die entwickelten
Verfahren machen die Herstellung von Kunststoffbauteilen
einfacher, schneller, präziser und kostengünstiger“, so Heninger.
Vor allem aber sparen die Linde-Lösungen eine Menge Energie.
LINK:
www.lindeplastics.com

LINDE TECHNOLOGY #1.13 // Gusseisen
40
Energieeffizienz in der Gießereitechnik steigern
Sauerstoff-Turbo
für Schmelzöfen
Zur Produktion von Gusseisen wird viel Energie benötigt. Aber seine besonderen Eigenschaften
machen den bewährten Werkstoff unverzichtbar für Wasserrohre, Autos und Maschinenteile.
Linde-Ingenieure haben jetzt zusammen mit Gießerei-Experten das Herstellungsverfahren mit
innovativer Sauerstofftechnik verbessert. Das schont Ressourcen und Geldbeutel.
Durch diese Pipelines fließt unser Lebenselixier: Gusseiserne Wasserleitungen
durchziehen die Böden der Welt. Ohne das flüssige Nass
würden nicht nur ganze Industriezweige stillstehen, auch Privathaushalte
säßen auf dem Trockenen ohne eine sichere Versorgung
mit sauberem Trinkwasser. Und für die Rohre zu dessen Transport
behauptet sich der jahrtausendealte Werkstoff Gusseisen heute
immer noch – trotz starker Konkurrenz durch moderne Hightech-
Materialien. Die Industrie nutzt diese kohlenstoff- und siliziumreiche
Eisenlegierung aber auch für andere Erzeugnisse wie Kanaldeckel,
Eisenbahn-Bremsbacken, Getriebegehäuse, Fahrwerkskomponenten
oder Maschinenteile. Denn Gusseisen
besitzt eine hohe Festigkeit und Dichtheit, lange
Lebensdauer, gute Korrosionsbeständigkeit und
Formbarkeit sowie eine außergewöhnlich hohe
Druckfestigkeit. „Deshalb eignet sich Gusseisen
besonders für Rohre zur Versorgung mit Wasser,
Gasen und Chemikalien“, erklärt Heinz Kadelka,
Leiter des Gießereiteams bei Linde Gas Deutschland.
Aber die Produktion der Mini-Pipelines ist
extrem energieintensiv. Angesichts steigender Energiepreise und
der CO₂-Problematik hat das Thema Energieeffizienz in den letzten
Jahren stark an Bedeutung gewonnen.
Zur Herstellung des Gusseisens setzen viele Gießereien auf die
bewährte Technik der Schachtöfen – auch Kupolöfen genannt. Rund
tausend dieser Schmelzöfen gibt es auf der Welt. Die Technologie ist
zwar einfach und weit verbreitet, aber seit jeher auch ressourcenintensiv.
„Erst in den letzten zwei Jahrzehnten hat sich die Forschung
eingehender mit Kupolöfen beschäftigt“, erklärt Kadelka. Zusammen
mit seinen Kollegen und Experten der Fusoris Engineering
GmbH sowie der Gießerei Düker im bayerischen Karlstadt hat der
50 Prozent
weniger
Abgase bei der
Gusseisen-
Produktion.
Linde-Ingenieur jetzt eine Technologie entwickelt, die bei Gießerei-
Schachtöfen in puncto Energieeffizienz neue Standards setzt: Das
Verfahren High Efficiency Furnace, kurz HEF genannt, reduziert die
Abgas-Emissionen sowie den Energie- und Materialverbrauch des
Düker-Kupolofens deutlich – ohne negative Auswirkungen auf die
Werkstoffgüte. „Zum Teil konnten wir die Qualität des hergestellten
Gusseisens sogar noch erhöhen“, sagt Kadelka.
Geschafft haben die Linde-Experten diese Einsparungen durch
den innovativen Einsatz von Sauerstoff. Üblicherweise wird nur
gewöhnliche Luft, der so genannte „Wind“, durch mehrere Düsen in
den unteren Teil eines Kupolofens geblasen. Wenn
sich der Koks entzündet, entstehen Kohlendioxid
und Kohlenmonoxid. Die heißen Gase strömen
nach oben und erwärmen dabei das abwechselnd
mit Koks im Kupolofen geschichtete Eisen. Zusammen
mit dem Stickstoff (N₂) aus der Luft bilden
Kohlenmonoxid (CO) und Kohlendioxid (CO₂) das
so genannte Gichtgas. Um schädliche Emissionen
zu vermeiden, saugen die meisten Gießereien das
Abgas im oberen Teil des Kupolofens ab und leiten es in eine separate
Brennkammer. Dort wird zum einen das Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid
nachverbrannt, zum anderen werden möglicherweise vorhandene
organische Schadstoffe zerstört. Die Hitze dieses Verbrennungsprozesses
wird wiederum genutzt, um den „Wind“ vorzuwärmen.
Beim HEF-Verfahren nutzen die Linde-Ingenieure das Gichtgas auf
andere Weise. Der Trick ist ein geschickter Gas-Kreislauf, der die chemische
Energie der Abgase besonders effizient nutzt: Denn einen Teil
des heißen Gases saugt man ab und bläst diesen dann erneut in den
Ofen. Vor dieser so genannten Eindüsung wird das Gichtgas in einer
Mischkammer mit reinem Sauerstoff aus einem Tank angereichert.

Gusseisen // LINDE TECHNOLOGY #1.13
41
Autorin: Ute Kehse
Bildquellen: Linde AG, Dieter Klein/laif
↲
↳
Das Gemisch gelangt dann über drei wassergekühlte Kupferdüsen –
einer Spezialentwicklung von Kadelka und seinen Kollegen sowie
Fusoris Engineering – direkt in die Koksschicht. „Neben einer optimierten
Ausnutzung der thermischen Energie verbessert sich so auch
die technische Nachverbrennung“, sagt Kadelka. Denn die benötigte
Windmenge sinkt um etwa 50 Prozent. Weil weniger Luft in den Ofen
geleitet wird, reduziert sich zum einen die Wärmemenge, um die Luft
– vor allem den nicht an der Verbrennung beteiligten Stickstoff – erst
einmal aufzuwärmen. Die Effizienz der Verbrennung wird sogar noch
gesteigert, weil das mit Sauerstoff angereicherte Gichtgas bis zu
30 Prozent des brennbaren Gases Kohlenmonoxid enthält. „Kohlenmonoxid
ist im Grunde reine Energie“, sagt Kadelka. Aber die ideale Verbrennungsatmosphäre
in einem Kupolofen einzustellen, ist durchaus
eine Kunst. „Man kann Koks zum Beispiel nicht beliebig reduzieren
oder durch ein anderes Brennmaterial ersetzen, weil er den Kohlenstoff
für das Gusseisen liefert“, sagt Heinz Kadelka. Das Gichtgas
muss genau die richtige Mischung aus Kohlendioxid und Kohlenmonoxid
aufweisen. Je nach Temperatur zerfällt ein gewisser Teil des
CO₂ zu CO – ein Prozess, der Energie verbraucht. „Entsteht zu viel
Kohlenmonoxid, wird der Ofen kalt“, sagt Kadelka.
Kosten sparen – mit umweltschonenden Prozessen
Diese Gefahr sieht Kadelka allerdings beim HEF-Verfahren nicht.
Und nach einjähriger erfolgreicher Testphase ging die Düker-
Anlage Mitte 2012 in Betrieb. Im Probelauf konnten die Linde-
Experten beeindruckende Einsparungen erzielen: Der Verbrauch an
Koks reduzierte sich um 27 Prozent und der CO₂-Ausstoß sank um
20 Prozent. Die Abgasmenge verringerte sich insgesamt um mehr
als die Hälfte – und der gesamte Schmelzprozess konnte deutlich
beschleunigt werden.
Aber das HEF-Verfahren schont nicht nur die Umwelt, sondern
auch den Geldbeutel, betont Kadelka: Bei einer Gießerei, die
30.000 Tonnen Koks im Jahr verbraucht, bedeuten zwei Prozent weniger
bereits eine Einsparung von 300.000 Euro. Bei einem bestimmten
Ofentyp, dem so genannten Kaltwind-Ofen, kann das HEF-Verfahren
zudem die Betriebsdauer erheblich verlängern. „Diese Öfen müssen
normalerweise nach einem Tag aufwendig gereinigt werden. Viele Gießereien
haben daher zwei Öfen, die im Wechsel laufen“, sagt Kadelka.
Wie sich gezeigt hat, können Kaltwind-Öfen mit HEF-Verfahren
fünf, vielleicht sogar sieben Tage am Stück arbeiten. „So können die
Gießereien ihre Produktionsleistung ohne Neuinvestition steigern“,
sagt Kadelka. Die Gießereien haben großes Interesse – und eine
Modernisierung des Schmelzverfahrens würde dann gleich auf vielfache
Weise zur Ressourcenschonung beitragen.
LINK:
www.thewfo.com
Heiße Schmelze: Die Gusseisen-Produktion (links)
lässt sich mit dem HEF-Verfahren (High Efficiency
Furnace) deutlich effizienter und umweltschonender
gestalten. Der robuste Werkstoff ist vor allem für
Trinkwasserrohre (oben) unverzichtbar.

LINDE TECHNOLOGY #1.13 // Healthcare
42
Arzneimittel:
Medizinische Gase werden im
Operationssaal eingesetzt.
Ersthelfer: Medizingase
im Notfallkoffer.
Umfassende Lösungen für den Gesundheitsbereich
An der Seite des Patienten
Wer Patienten mit Medizingasen versorgt, trägt eine große Verantwortung. Denn an den
Atemmasken und Schläuchen hängt nicht nur ein Sauerstoffgerät, sondern oft auch ein
Menschenleben. Linde Healthcare bietet Patienten ebenso wie Ärzten und Therapeuten
individuelle Lösungen, die weit über die reine Medizingase-Versorgung hinausreichen.
Atmen heißt Leben – und läuft meist unterbewusst. Doch sobald sich
ein Engegefühl in der Brust ausbreitet, bekommen Lunge und Atemwege
die Aufmerksamkeit, die ihnen zusteht. Genau hier setzt Linde
Healthcare an: Wenn Menschen, egal welchen Alters, Hilfe beim Atmen
oder eine andere Atemwegstherapie brauchen. Die Linde-Experten
kennen die Not der Patienten und versorgen zum Beispiel Menschen
mit einer chronischen Atemwegserkrankung wie der chronisch obstruktiven
Bronchitis (COPD) mit medizinischem Sauerstoff oder verabreichen
ihnen während eines schmerzvollen Eingriffs ein inhalierbares,
schmerzlinderndes Medizingasegemisch. Doch die Patienten
und das medizinische Umfeld mit Ärzten, Therapeuten und Pflegekräften
benötigen oft mehr als die reinen Medizingase. „Wir begleiten
alle Akteure entlang der kompletten medizinischen Versorgungs-
kette: vom Notfalleinsatz über Untersuchungen beim Haus- oder
Facharzt und die Behandlung im Akutkrankenhaus bis hin zur Nachsorge
in einer Rehaklinik oder bei der Langzeittherapie zuhause“,
sagt Kenth Drott, Leiter Hospital Care bei Linde Healthcare.
Die Experten von Linde Healthcare beraten auch individuell bei
der Auswahl der passenden Geräte. Ein Service, den insbesondere
große Krankenhäuser zu schätzen wissen: „Wir Ärzte müssen uns
nicht nur darauf verlassen können, dass die medizinischen Gase von
höchster Qualität und Reinheit sind, sondern auch auf die technische
Ausstattung, mit der die Gase den Patienten verabreicht werden“,
sagt Dr. Francisco López, Leiter der Clínica Pichincha in Quito, Ecuador.
Mit den QI (Quality Improvement) Medical Gas Services bietet Linde
Healthcare Komplettlösungen im Management von Medizingasen. Denn
Autorin: Clara Steffens
↳ Bildquellen: Linde AG (2), Getty Images (2)
↲

Healthcare // LINDE TECHNOLOGY #1.13
43
Intensivpflege:
Das medizinische REMEO®-Center ist
auf Langzeitbeatmung spezialisiert
und hilft Patienten, wieder selbständig
atmen zu lernen.
Reisebegleiter:
Tragbare Sauerstoffgeräte
ermöglichen
dem Patienten, mobil
zu sein.
auch das Personal muss zum Beispiel im korrekten Umgang mit den
Gasen geschult werden. Linde Healthcare geht daher noch einen
Schritt weiter und hat das gesamte Medizingasesystem und alle damit
verbundenen Prozesse seiner Kunden im Blick. Diese unterliegen
oft strengen Anforderungen im Hinblick auf Sicherheitsvorschriften.
Das breite Angebot der QI Medical Gas Services garantiert deshalb
nicht nur beste Qualität. Die Experten von Linde Healthcare beraten
ihre Kunden auch und eröffnen ihnen Möglichkeiten, wie sich Sicherheit,
Verlässlichkeit und Effizienz in der Gaseversorgung etwa in der Krankenhausumgebung
verbessern lassen. Die Kunden wissen dieses Angebot
zu schätzen: „Linde Healthcare ist für uns nicht nur Lieferant, sondern
ein verlässlicher Partner“, so López. Linde Healthcare arbeitet seit Langem
auf diesem Gebiet. Und die Mitarbeiter wissen, dass es gerade
bei Notfällen zum Beispiel keine Verzögerungen oder Engpässe
geben darf. Die Linde-Experten kommen deshalb in die Klinik, um
die besonderen Bedürfnisse jedes einzelnen Kunden zunächst genau
zu ermitteln – und entwickeln dann individuelle Lösungen.
Linde Healthcare hat alle Patienten im Fokus, die eine Atemwegserkrankung
haben. Während COPD-Patienten noch lange Zeit
aus eigener Kraft atmen können und lediglich mit zusätzlichem
Sauerstoff versorgt werden müssen, haben Menschen mit Muskeldystrophie,
Multipler Sklerose oder Amyotropher Lateralsklerose
häufig schon in jungen Jahren nicht mehr die Kraft, ihren Brustkorb
zu heben und damit einen Unterdruck für den Gasaustausch
zu erzeugen. Sie müssen mit Überdruck künstlich beatmet
werden. Unfallopfer können oftmals von der Atemhilfe „entwöhnt“
werden, doch dieser Prozess dauert mehrere Wochen. Linde Healthcare
errichtet weltweit so genannte REMEO®-Center, in denen die
Patienten und ihre Familien auf eine Heimkehr nach Hause vorbereitet
werden. Auch Patienten mit einer Sauerstofftherapie können außerhalb
der Klinik auf Angebote von Linde Healthcare zurückgreifen:
„In Großbritannien haben wir zum Beispiel ein neues Rehabilitationsangebot
etabliert, das die Lebensqualität von Patienten mit
COPD verbessert“, erklärt Heike Thiele, Leiterin Homecare bei Linde
Healthcare. In einem achtwöchigen Übungs- und Schulungsprogramm
treffen die Teilnehmer andere Betroffene, treiben Sport und erhalten
Tipps zur richtigen Ernährung. „Das senkt die Wahrscheinlichkeit für
einen erneuten stationären Aufenthalt“, so Thiele. „Mit einer Sauerstofftherapie
gewinnen viele Patienten wieder Bewegungsfreiheit
und vor allem Sicherheit zurück.“
Ob in der Gymnastikhalle einer Reha-Einrichtung, auf der Intensivstation,
im Notarztwagen oder bei der Lieferung einer Sauerstoffflasche
oder eines -konzentrators: „Überall wo Linde Healthcare unterwegs
ist, steht die Sicherheit für Patienten, Ärzte und Pflegepersonal an
oberster Stelle“, betont Drott. Denn er und seine Kollegen wissen: Die
Betroffenen sind auf die Versorgung mit den Medizingasen angewiesen
– und können so erst wieder ein selbstbestimmtes Leben führen.
LINK:
www.Blindtext.com
LINK:
www.linde-healthcare.com

LINDE TECHNOLOGY #1.13 // Interview
44
Dr. Christian Wojczewski, Leiter der globalen
Geschäftseinheit Healthcare, Linde AG
Interview
„Es geht um ganzheitliche
Gesundheitsversorgung“
Dr. Christian Wojczewski, Leiter der globalen Geschäftseinheit Healthcare bei der Linde AG,
erläutert, wie das Unternehmen sein Geschäft mit medizinischen Gasen, Geräten, Dienstleistungen
und medizinischer Versorgung in dem vom demografischen Wandel geprägten
Wachstumsmarkt aufstellt.
↳
Worin unterscheidet sich das Geschäft mit medizinischen
Gasen vom Handel mit Industriegasen?
Der entscheidende Unterschied ist der Patient. Unsere Medizingase
werden nahezu täglich direkt von Menschen genutzt
– bei Therapien für Neugeborene ebenso wie für Langzeitpatienten.
Oft sind diese Therapien für die Betroffenen sogar
überlebenswichtig. Das hat für unsere Produkte, Dienstleistungen
und unsere Arbeit weitreichende Konsequenzen:
Wir müssen bei den jeweils zuständigen Gesundheitsbehörden
eine Zulassung für unsere Medizinprodukte beantragen.
Auch nach der Markteinführung werden sie auf Arzneimittelsicherheit
sowie auf andere Standards wie etwa die
„Good Manufacturing Practice (GMP)“ überprüft. Das hat
seine Berechtigung. Denn bei einem medizinischen Notfall
dürfen die eingesetzten Produkte keine Qualitätsmängel
↳
aufweisen. Ärzte und Pflegepersonal zählen in diesen Momenten
auf uns. Wir sind uns dieser Verantwortung bewusst.
Die Arbeit von Linde Healthcare geht also weit über
die reine Bereitstellung von Medizingasen hinaus?
Auf alle Fälle. Wir haben viele Dienstleistungen und
Therapien im Angebot, die sich entweder an die Mitarbeiter
im Gesundheitswesen oder direkt an die Patienten
richten. Zum Beispiel kümmern wir uns um alle praktischen
Einzelheiten beim Monitoring und der Instandhaltung
der Gaseleitungen in einem Krankenhaus. Außerdem
schulen wir das medizinische Fachpersonal im Umgang
mit den Medizingasen und in der korrekten Anwendung
der Therapien. Auch bei der häuslichen Versorgung
können sich Patienten, die eine Sauerstofftherapie benöti-

Interview // LINDE TECHNOLOGY #1.13
45
gen oder die eine andere Atemwegserkrankung haben – wie
beispielsweise Schlafapnoe – auf uns verlassen: Wir beraten
bei der Auswahl der passenden Therapie, bei der Bedienung
der technischen Geräte und liefern Medizingase. Wir helfen
aber auch bei Fragen rund um Ernährung oder Bewegung
weiter. In Zukunft werden wir unsere medizinischen Kompetenzen
noch weiter entwickeln. Wir wollen vom reinen Gaselieferanten
zum Anbieter kompletter Healthcare-Lösungen
werden.
↳ Welche Innovationen gibt es bei Linde Healthcare?
Wir konzentrieren uns auf die Entwicklung neuer Produkte,
Apparate und Dienstleistungen, die zu unserem Klinik- und
Homecare-Geschäft passen. Unser Produkt INOmax® war
beispielsweise das erste medizinische Gas, das 2001 als
Medikament zur Behandlung von Neugeborenen mit Lungenfunktionsstörung
von der Europäischen Arzneimittelagentur
EMA zugelassen wurde. Im März 2011 haben wir eine weitere
Zulassung der EMA erhalten: INOmax® kann seither auch
bei peri- und postoperativem Lungenhochdruck in Verbindung
mit einer Herzoperation eingesetzt werden. Das Gasmischgerät
für Distickstoffmonoxid SEDARA® ist von der amerikanischen
Arzneimittelbehörde FDA zugelassen und in den
USA auf den Markt gebracht worden. Und mit der Linde-Integrated-Valve-Technologie
– kurz LIV® – haben wir zudem ein
mobiles Flaschensystem entwickelt, das sehr bedienungsfreundlich
ist und zudem ein hohes Maß an Sicherheit für
Ärzte, Krankenschwestern sowie Patienten gewährleistet.
Und mit QI Medical Gas Services bieten wir Audits und Dienstleistungen
zur technischen Instandhaltung der Gaseversorgung
in Krankenhäusern an. Auch Kryobanken zum Einfrieren
von biologischem Material gehören zu unserem Produktportfolio.
REMEO® – unser Versorgungskonzept für langzeitbeatmete
Patienten – eröffnet darüber hinaus für Linde Healthcare
ein völlig neues Geschäftsmodell. Es bietet beatmeten Patienten
die Möglichkeit, außerhalb der akutmedizinischen Versorgung
sowie zu Hause weiter betreut und gepflegt zu werden.
↳ Welche Trends beobachten Sie im Bereich Healthcare?
Der Gesundheitssektor wird hauptsächlich vom demografischen
Wandel geprägt. Die Zahl an älteren Menschen
wächst stetig – und damit auch der Pflegebedarf. Zudem
haben sich die Diagnoseverfahren und Therapien für chronische
Erkrankungen erheblich weiterentwickelt. Daraus
ergeben sich für uns viele neue Geschäftsmöglichkeiten.
Andererseits ist der Kostendruck auf Klinikbetreiber, vor allem
in den westlichen Märkten, enorm. Sie müssen ihre Häuser
immer effizienter und kostendeckender aufstellen. Das
bekommen auch wir zu spüren. Viele Kliniken konzentrieren
sich zudem verstärkt auf die akute Patientenversorgung.
Doch nicht jeder Patient kann nach einer Akutbehandlung
sofort nach Hause.
↳ Wie wirken sich diese verschärften Rahmenbedingungen
auf Linde Healthcare aus?
↳
Wir haben immer mehr Kunden jenseits des Klinikgeschäfts
– mit veränderten Anforderungen. So beobachten wir, dass
sich viele Gesundheitsleistungen jetzt auf Bereiche außerhalb
der Kliniken verlagern. Zudem sehen wir einen immer
größer werdenden Bedarf an Übergangseinrichtungen für
Patienten mit Atemwegserkrankungen. Die Nachfrage nach
Rehabilitationsangeboten, Pflegeeinrichtungen und Ärztezentren
steigt. Unsere REMEO®-Center zielen in diese Richtung.
Zunehmend wichtiger werden auch ambulante OP-Zentren,
die sich auf kleinere Eingriffe, die früher nur im Krankenhaus
durchgeführt wurden, spezialisiert haben. Insgesamt
bedeutet dies, dass wir die Patienten mit all ihren Bedürfnissen
immer ganzheitlicher im Blick haben müssen. Zudem
werden neue Entwicklungen wie auf dem Gebiet der Telemedizin
den Patienten ganz neue Freiheiten eröffnen. Sie
können zu Hause bleiben – und wissen dennoch, dass Parameter
wie Blutdruck und Sauerstoffsättigung medizinisch
überwacht werden.
Welche Ziele haben Sie sich in diesem dynamischen
Umfeld gesetzt?
Wir wollen in den kommenden Jahren unsere Position in den
großen Healthcare-Regionen Europa und Amerika weiter
stärken – mit verlässlicher Qualität und als Partner Nummer
eins für Patienten, Kostenträger und Beschäftigte im Gesundheitswesen.
Dank strategischer Zukäufe sind wir im Bereich
Homecare jetzt auch global bestens aufgestellt: Mit der Übernahme
des kontinental-europäischen Homecare-Geschäfts
von Air Products können sich jetzt mehr als 250.000 weitere
Patienten auf uns als Partner verlassen. Und mit der Akquisition
des US-amerikanischen Homecare-Unternehmens Lincare
ist uns ein noch größerer Vorstoß in den mit Abstand größten
Homecare-Markt der Welt gelungen. Linde Healthcare betreut
heute mehr als 1,3 Millionen Patienten weltweit. Auch in den
aufstrebenden Volkswirtschaften nehmen wir eine führende
Stellung ein. Dabei konzentrieren wir uns zum Beispiel auf
neue Märkte in Ländern wie Brasilien, Russland, Indien und
China. Wir sind weltweit die Nummer eins im Bereich medizinischer
Gase sowie der entsprechenden Service- und Beratungsleistungen.
Und auch auf dem Gebiet der Atemwegstherapien
im häuslichen Bereich sind wir der weltweit
größte Anbieter. Diese Position wollen wir weiter ausbauen.
LINK:
www.linde-healthcare.com

LINDE TECHNOLOGY #1.13 // Healthcare
46
Linde Healthcare: Partner für Ärzte, Patienten und Pflegekräfte
Die Medizingase-Welt
Notärzte verabreichen
medizinischen
Sauerstoff
aus Gasflaschen in
einem kompakten
Notfallrucksack.
Ein Arzt überprüft die Atemfunktion
einer Patientin mithilfe eines Lungenfunktionstests.
20.000 Atemzüge: So oft holt ein gesunder Erwachsender täglich Luft, die
hauptsächlich aus Sauerstoff und Stickstoff besteht. Aber auch andere Gase
sind im Gesundheitsbereich von Bedeutung. Linde Healthcare sorgt für eine
sichere Versorgung: in Kliniken und Arztpraxen, in Pflegeeinrichtungen
und Remeo®-Centern und auch zu Hause.
In der Klinik betreibt REMEO®
Rehabilitations-Einrichtungen
für langzeitbeatmete Patienten.
Inhalierbares medizinisches
Lachgas-Sauerstoff-Gemisch wird
auch in der Unfallmedizin zur
Schmerzlinderung eingesetzt.
Ärzte in einem ambulanten Operationszentrum
verwenden medizinisches
Kohlendioxid während einer Bauchspiegelung,
um die Bauchdecke anzuheben.
Im Kreißsaal: Schwangere
inhaliert ein schmerzlinderndes
medizinisches Lachgas-Sauerstoff-Gemisch.
Schlafapnoe-
Patient im
Schlaflabor.
Patient erhält
Sauerstoff aus
einer tragbaren
Gasflasche – ausgestattet
mit LIV®-
Ventil von Linde.
Einsatz von
medizinischem
Stickstoffmonoxid
auf Säuglingsintensivstation.
CRYOBOX-
Einheit zur
Lagerung
von Proben.
Linde liefert
schlüsselfertige
Lösungen für
die Kryokonservierung.
Operationssaal
mit Anschlüssen
für medizinischen
Sauerstoff (weiß),
medizinisches Distickstoffmonoxid
(blau), medizinische
Luft (schwarz) und
Vakuum (gelb).
Linde QI Services
bietet Vor-
Ort-Versorgung
mit flüssigem
Stickstoff für
die Kryokonservierung
von
medizinischen
Proben.
Kernspin-Tomographie
benötigt Flüssighelium
zur Kühlung der Magnetspulen.
Krankenschwester gibt verletztem
Kind schmerzlinderndes
medizinisches Lachgas-
Sauerstoff-Gemisch.
Tragbare Sauerstoffgeräte
helfen
Menschen mit Atemwegserkrankungen,
mobil zu sein.
QI Monitoring der medizinischen Gaseversorgungsanlage
mit Echtzeit-Alarm, QI Nachverfolgung von
Gasflaschen und Kontrollzentrum zur automatischen
Gase-Nachfüllung.
QI Medical Gas Services
unterstützt die gesamte
Medizingase-Versorgung:
Design, Konstruktion,
Logistik, Vor-Ort-Dienst
und Verwaltung.
Linde-Lkw befüllt Tank mit
medizinischem Sauerstoff.
QI Services unterstützen im Umgang mit medizinischen
Gaseversorgungsanlagen. Ein Linde-Healthcare-Techniker
kontrolliert die sichere Lagerung der Gasflaschen und
gewährleistet die Sicherheit aller damit verbundenen
Gaseinstallationen.
QI Medair und QI Medvac bieten
Servicelösungen – vom Design
über die Versorgung und Installation
bis zur Bereitstellung der
On-site-Anlage.
QI Training: Linde-Experten schulen medizinisches
Fachpersonal im Umgang mit Gasen
in der Medizin. Lehrvideos zeigen, wie das
mobile LIV®-Flaschensystem genutzt wird.
Die Gasflaschen mit dem LIV®-System
von Linde besitzen einen eingebauten
Druckminderer, so dass Patienten
direkt über eine Atemmaske versorgt
werden können. Das LIV®-System ist
zudem kompatibel mit den Wandanschlüssen
in Kliniken.

Healthcare // LINDE TECHNOLOGY #1.13
49
Dank der CPAP-Beatmung (Continuous
Positive Airway Pressure)
können Schlafapnoe-Patienten
besser schlafen und leiden weniger
an Folgeerkrankungen wie
Herz-Kreislauf-Problemen.
Patient erhält während einer
Zahnbehandlung ein inhalierbares
medizinisches Lachgas-Sauerstoff-
Gemisch.
Ein Patient wird in
Therapiefragen beraten.
Das medizinische Beatmungs-
Center REMEO® ist auf Langzeitbeatmung
spezialisiert
und hilft Patienten, wieder
selbständig atmen zu lernen.
Ein Arzt erhält per
Telehealth medizinische
Daten eines
seiner Patienten
auf den Monitor.
Ein Linde-Experte berät
einen Patienten in
Ernährungsfragen.
In einem Bürgerzentrum zeigen
Linde-Healthcare-Physiotherapeuten
Patienten mit Atemwegserkrankungen
gymnastische Übungen.
Ein Therapeut führt Rehabilitation
mit beatmetem
Patienten durch.
Professionelle Pflege für langzeitbeatmete
Patienten zu Hause. Krankenpflege
und Geräte-Management
sind 24 Stunden am Tag verfügbar.
Ein Patient, der auf eine Sauerstofftherapie
angewiesen ist, übermittelt
per Telehealth medizinische Daten
an seinen Arzt.
Diese Grafik ist eine vereinfachte Darstellung, die
keinen Anspruch auf Vollständigkeit erhebt.

Flüssigerdgas für Hamburgs Frachter:
Der Schiffsverkehr muss umweltfreundlicher
werden. Mit LNG lassen sich schädliche
Emissionen deutlich eindämmen.

LNG-INFRASTRUKTUR // LINDE TECHNOLOGY #1.13
51
LNG-Terminals: Maritime Infrastruktur für flüssiges Erdgas
Sauber auf See
Bildquelle: Frank Siemers/laif
Autorin: Andrea Hoferichter
↲ ↳
Häfen sind wichtige Drehscheiben für die Weltwirtschaft. Doch der zunehmende
Schiffsverkehr macht der Luft in den Hafenregionen und über den Meeren zu
schaffen. Ab 2015 sollen strengere Grenzwerte die Schadstoffemissionen eindämmen.
Damit sind auch umweltfreundlichere Treibstoffe gefragt. Flüssigerdgas, kurz LNG,
würde die neuen Auflagen mehr als erfüllen. Damit der Durchbruch gelingt, arbeitet
Linde mit Hochdruck an einem Netzwerk neuer LNG-Terminals in Europa.
Maschinen soweit das Auge blickt: Am Containerterminal Altenwerder
des Hamburger Hafens trifft man kaum Menschen – dafür
umso mehr Kräne. Ferngesteuert hieven sie die tonnenschweren
Stahlboxen aus den Schiffen und laden diese auf führerlose Fahrzeuge.
Der Hamburger Hafen zählt zu den wichtigsten europäischen
Ports: Über 130 Millionen Tonnen Güter werden hier pro Jahr umgeschlagen.
Mehr als 10.000 Schiffe fahren den Hafen jedes Jahr
an – und sie alle tanken Treibstoffe, die eine
Ab 2020: Weltweit
strengere
Grenzwerte
für Emissionen.
Menge Abgase freisetzen. „Die Schifffahrt ist
zwar, gemessen an den Emissionen je Tonnenkilometer,
sehr umweltfreundlich“, sagt Hamburgs
Wirtschaftssenator Frank Horch. „Doch die Anforderungen
an den Umweltschutz steigen auch
hier.“ Im Fokus der Internationalen Seeschifffahrtsorganisation
stehen vor allem die Schwefeldioxidemissionen.
Diese müssen nach den neuen Richtlinien
deutlich sinken. In den so genannten Emissionskontrollgebieten
(Emission Control Areas, ECA), zu denen die Nord- und Ostsee
und ein Areal vor den Küsten der USA zählen, dürfen Schiffstreibstoffe
schon ab Januar 2015 nur noch 0,1 Prozent Schwefelverunreinigungen
enthalten. Weltweit werden die Grenzwerte schrittweise
herabgesetzt – von derzeit 3,5 auf 0,5 Prozent im Jahr 2020.
Und für neue Schiffe werden auch die Grenzwerte für Stickoxidemissionen
ab 2016 drastisch gedrosselt.
„Das klingt im ersten Moment hart, ist aber etwa im Vergleich
zum erlaubten Schwefeldioxidausstoß im Straßenverkehr, der schon
seit Jahrzehnten bei maximal 0,001 Prozent liegt, noch moderat“,
erklärt Dr. Thomas Tork, der bei Linde im Bereich
Clean Energy für die LNG-Geschäftsentwicklung
zuständig ist. Und das Durchgreifen der Schifffahrtsbehörde
ist berechtigt. Die Luftschadstoffe
versauern Wasser und Böden, und sie können
Atembeschwerden auslösen sowie das Herz-
Kreislaufsystem schwächen. Wissenschaftler des
dänischen Zentrums für Energie, Umwelt und
Gesundheit haben errechnet, dass EU-weit etwa sieben Prozent der
Kosten für emissionsbedingte Krankheiten auf das Konto der Schifffahrt
gehen. Im Jahr 2000 etwa waren es 60 Milliarden Euro. „Die
Schifffahrtsindustrie muss jetzt über einen Wechsel zu schadstoffärmeren
Treibstoffen nachdenken“, sagt Tork. Ein Favorit für den

LINDE TECHNOLOGY #1.13 // LNG-INFRASTRUKTUR
52
Umstieg ist verflüssigtes Erdgas, kurz LNG für Liquefied Natural Gas.
Seine Hauptkomponente ist Methan, das im Wesentlichen zu Wasser
und Kohlendioxid verbrennt.
Das erst kürzlich gegründete Joint Venture Bomin Linde LNG GmbH
& Co. KG – ein Zusammenschluss von Linde und Bomin, einem Tochterunternehmen
von Marquard und Bahls – will den Umstieg auf LNG
jetzt vorantreiben und die dafür erforderliche Infrastruktur aufbauen.
Schließlich waren fehlende Tankmöglichkeiten bislang ein starkes
Argument vieler Reedereien gegen einen Wechsel. Das erste Projekt
von Bomin Linde: ein LNG-Terminal am Hamburger
Hafen. „Linde und die Hamburg Port Authority
haben schon in einer Machbarkeitsstudie gezeigt,
dass das Projekt technisch zu meistern und sowohl
ökonomisch als auch ökologisch sinnvoll ist“, berichtet
Tork. So könnten bereits in zwei Jahren mehrere
tausend Tonnen Flüssigerdgas in haushohen, weiß
lackierten Stahltürmen am Hamburger Hafen lagern
– gut gekühlt bei minus 161 Grad Celsius, denn nur
dann bleibt es flüssig. Bunkerschiffe, die mit Linde-Technologie ausgerüstet
sind, bringen es zu den ankernden Schiffen und betanken
deren Treibstoffspeicher.
Mit dem neuen Schiffskraftstoff können Reedereien die kommenden
Auflagen der Internationalen Seeschifffahrtsorganisation
mehr als erfüllen. Schließlich entstehen bei der Verbrennung
von Flüssigerdgas fast keine Schwefeloxide und etwa 80 Prozent
weniger Stickoxide. Die Emissionen enthalten weder Ruß noch
LNG-BEdarf
steigt: bis 2020
geschätzt auf
fünf Millionen
Tonnen.
Schwermetalle. Betrieben mit LNG fahren die Schiffe auch energieeffizienter
und pusten bis zu 25 Prozent weniger klimaschädliches
Kohlendioxid in die Luft. Zudem laufen die Erdgas-Motoren
leiser – für Matrosen und Hafenanlieger ein positiver Nebeneffekt.
Zwar können auch Schiffe, die mit schwefelarmem Marine-Gasöl
(MGO) fahren oder Anlagen zur Treibstoffaufbereitung und Abgasbehandlung
an Bord haben, die künftigen Grenzwerte einhalten.
Tork zufolge sind diese Lösungen jedoch bei weitem nicht so
sauber wie der LNG-Betrieb, deutlich aufwendiger – und auch
ökonomisch die schlechteren Alternativen. „Die
Vorlaufkosten für eine Umrüstung auf LNG-Betrieb
sind heute zwar noch höher als die Investition in
eine vergleichbare Abgasnachbehandlung für
herkömmliche Schiffe“, räumt er ein. „Auf lange
Sicht aber rechnet sich der Umstieg, denn LNG ist
der preisgünstigere Treibstoff.“
Das Flüssigerdgas für das neue Terminal der
Hamburger Hafenstadt soll vor allem von den großen
internationalen LNG-Importterminals geliefert werden, zum Beispiel
aus Rotterdam und Zeebrugge. Als Verteilerstation für Teile der Ostsee
könnte Lindes Mid-Scale-Terminal im schwedischen Nynäshamn
mit einer Kapazität von 20.000 Kubikmetern fungieren, gebaut und
betrieben von den Linde-Töchtern Cryo AB und AGA AB. „Gemeinsam
mit Bomin decken wir also die gesamte Wertschöpfungskette ab. Das
Flüssigerdgas, die Speicher, weitere Kryotechnik und der Bunkerservice
stammen aus einer Hand“, betont der Linde-Manager.
Treibstoff tanken: Küstennahe LNG-Terminals
speichern das Flüssigerdgas in großen Tanks – und
verteilen es von dort in die Welt (ganz oben). Die
Verteilstationen werden von Verflüssigungsanlagen
wie zum Beispiel in Stavanger mit LNG beliefert
(oben). Bereits in zwei Jahren könnte der Hamburger
Hafen (rechts) über eine LNG-Infrastruktur verfügen
– mithilfe von Linde-Technologie.

LNG-INFRASTRUKTUR // LINDE TECHNOLOGY #1.13
53
Und das Vorhaben am Hamburger Hafen ist nur ein erster Meilenstein
auf dem Weg zur LNG-betriebenen Schifffahrt. Bomin Linde
plant bereits Terminals in weiteren strategisch wichtigen Häfen,
etwa in Bremerhaven, Kiel und Rotterdam. Recht weit gediehen ist
zudem ein LNG-Terminal, das zurzeit in Lysekil an der schwedischen
Westküste für das norwegische Unternehmen Skangass entsteht
– unter der Federführung von Ingenieuren der Linde Kältetechnik-
Tochter Cryo AB. Das Terminal soll bereits 2013 den Betrieb aufnehmen.
„Es wird zunächst vorrangig eine Raffinerie und die Industrie
vor Ort beliefern, aber wir sehen die Schifffahrt als ein riesiges
Zukunftsthema“, sagt Lars Persson von der Cryo AB in Götheburg.
Flüssigerdgas für Hafenfahrzeuge
Olof Källgren, der die LNG-Handelsaktivitäten bei Linde leitet, ist
ohnehin überzeugt, dass Flüssigerdgas als Schiffstreibstoff schnell
Karriere machen wird. „Nordsee, Ostsee und die Gebiete vor der USamerikanischen
Küste werden wegen der besonders strengen Auflagen
Vorreiter sein“, schätzt der Linde-Experte. Einer Studie der
dänischen Schifffahrtsbehörde Danish Maritime Authority zufolge
wird sich der LNG-Bedarf für den maritimen Bereich in Nordsee, Ostsee
und Ärmelkanal bis 2020 sogar verfünfzigfachen: von zurzeit
etwa 100.000 Tonnen auf bis zu fünf Millionen Tonnen Flüssigerdgas.
2030 könnten es bis zu acht Millionen Tonnen sein. Treffen die Prognosen
zu, würden schon in gut 15 Jahren mehr als die Hälfte aller
Schiffe mit Flüssigerdgas fahren. Ein aktuelles Beispiel für ein LNGbetriebenes
Schiff ist die „Viking Grace“, die größte LNG-betriebene
Fähre der Welt. Seit Januar 2013 verkehrt sie zwischen Stockholm
und dem finnischen Turku. Sie hat Platz für 2.800 Passagiere, Autos
und Lkw. Betankt wird sie mit LNG aus Nynäshamn und über ein mit
Linde-Technik bestücktes Bunkerschiff.
Um in den Häfen internationaler Metropolen für gute Luft zu sorgen,
reicht es aber nicht, nur die Schiffe mit LNG zu versorgen. „Die
Schadstoffkonzentrationen in der Hamburger Hafenluft zum Beispiel
stammen zu einem Drittel auch von Lkw, Rangierlokomotiven und
Schleppern – und liegen damit gleichauf mit den Schiffsabgasen“, sagt
Tork. Am Hamburger Hafen soll deshalb eine LNG-Tankstelle entstehen,
die die Hafenfahrzeuge mit dem sauberen Treibstoff versorgt.
Ob nun für den Verkehr auf See oder auf der Straße – die neue
LNG-Infrastruktur ist Tork zufolge auch auf lange Sicht eine zuverlässige
Alternative und taugt sogar für regenerative Brennstoffe. „Die
LNG-Systeme und -Technologien lassen sich direkt für Biomethan,
also für aufbereitetes Biogas, nutzen“, sagt der Linde-Experte. Auch
auf diesem Gebiet ist Linde ein Pionier: Im US-amerikanischen Altamont
betreibt das Unternehmen gemeinsam mit den Abfallspezialisten
von Waste Management eine Methanverflüssigungsanlage, die
mit Deponiegas arbeitet. So kann selbst aus Müll ein sauberer Brennstoff
werden, mit dem voraussichtlich schon in den kommenden
Jahren ganze Lkw-Flotten betankt werden – und von dem in Zukunft
auch die Schifffahrt profitieren könnte.
LINK:
www.naturalgas.org
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Kurzinterview
„Es hilft zu wissen, Wo neue
LNG-Terminals entstehen“
Linde Technology sprach
mit Dr. Pierre Sames,
Leiter der Forschung und
Vorschriftenentwicklung
beim Germanischen Lloyd
in Hamburg, über die
Zukunft von Flüssigerdgas
als Schiffstreibstoff.
Wie aufwendig ist es, Schiffe auf LNG umzurüsten?
Prinzipiell können alle Schiffstypen Flüssigerdgas als Brennstoff
nutzen. Wie beim Schiffsneubau müssen dafür spezielle
LNG-Tanks, Antriebe und Versorgungssysteme installiert
werden. Die meisten Motoren, die heute in Schiffen eingebaut
sind, lassen sich aufrüsten. Andere müssen dagegen komplett
ersetzt werden. Die Umrüstung ist also mit zusätzlichen
Investitionen verbunden. Am teuersten sind die Tanks. Deshalb
werden in den nächsten Jahren vor allem Schiffe mit
kürzeren, küstennahen Routen LNG als Treibstoff nutzen.
Was sind die Herausforderungen für den Umstieg?
Zurzeit wird LNG als Schiffsbrennstoff nur in Norwegen
angeboten. Die Versorgung in anderen nordeuropäischen
Häfen wird erst in ein bis zwei Jahren etabliert sein. Erst
dann werden mehr Reedereien ihre Schiffe umrüsten beziehungsweise
neu bestellen. Ankündigungen, wo neue LNG-
Terminals geplant sind, helfen sehr. Denn es zeigt den
Reedereien, dass die Versorgungsbranche willens ist, den
Anfang zu machen und bei steigender Nachfrage die entsprechende
Infrastruktur bereitzustellen.
Welche Rolle spielt LNG für den Germanischen Lloyd?
Der Germanische Lloyd hat die Umrüstung des Produkttankers
Bit Viking unterstützt. Dieses Schiff fährt seit Herbst 2011
mit LNG. Und wir haben weitere Aufträge für LNG-betriebene
Schiffe und sind in vielen Vorprojekten zu Schiffssystemen,
Schiffsentwürfen und Betankung aktiv. In einer gemeinsamen
Studie mit MAN haben wir uns mit den Kostenund
Nutzenaspekten LNG-betriebener Containerschiffe
beschäftigt. Daraus geht unter anderem hervor: Die wichtigsten
Faktoren für die Amortisierungsdauer sind der Preisunterschied
zwischen Schweröl und LNG sowie die Zeit, die
das Schiff in ECA-Zonen – also den Emissionsüberwachungsgebieten
– verbringt.

LINDE TECHNOLOGY #1.13 // Höhentraining
54
Hypoxie-Kanal für Profisportler
Die Gipfelschwimmer
Höhentraining macht fit. Leistungssportler
nutzen den Effekt. Jetzt können Schwimmer davon
profitieren – dank Gasetechnologie von Linde.
Die Luft in den Pyrenäen ist dünn. Mit jedem Höhenmeter sinkt der
Luftdruck – und damit das Sauerstoffangebot. Doch für Sportler sind
das ideale Bedingungen. Das Höhentraining auf zwei- bis dreitausend
Metern bringt ihnen einen Leistungskick. Bekannt ist das Phänomen
seit den olympischen Spielen 1968 in Mexiko, die auf 2.240 Metern
Höhe stattfanden. Das Sportereignis war ein Festival der Rekorde –
und die Geburt des Höhentrainings: Sportler, die sich länger dort aufgehalten
hatten, brachten zurück im Flachland bessere Leistungen.
Der Grund: Der Körper gleicht den Sauerstoffmangel aus, indem er
mehr rote Blutkörperchen produziert, die das Gas in die Muskelzellen
bringen und den Sportler leistungsfähiger machen. Hypoxiegestütztes
Training heißt diese gezielte Sauerstoffunterversorgung.
Profischwimmer des Deutschen Schwimmverbandes müssen dafür
aber nicht mehr in die Höhentrainingslager der Pyrenäen oder Sierra
Nevada reisen: Denn die Experten von Linde bringen das Hochgebirge
jetzt zum Olympiastützpunkt Brandenburg in Ostdeutschland. Dessen
Schwimmkanal ist seit April 2012 mit einer Hypoxie-Anlage ausgerüstet,
die den Sauerstoffgehalt herabsetzt, ohne den Luftdruck zu verändern.
Fachleute sprechen von der normobaren
Hypoxie. „Nach Expertenmeinung kommt diese
Art der gezielten Sauerstoffunterversorgung dem
normalen Empfinden des Sportlers eher entgegen
als die hypobare, also einem niedrigen Luftdruck“,
erklärt Johann Kaltenegger aus der Marktentwicklung
Chemie der Linde Gases Division in Unterschleißheim. „Und es
gibt Hinweise, dass ein niedrigerer Druck schneller höhenkrank machen
kann“, so der Linde-Experte. In Potsdam verändert man deshalb
die Zusammensetzung der Luft: Ein Dosiersystem mischt Frischluft
mit zusätzlichem Stickstoff von Linde, bevor das Gasegemisch in die
Schwimmhalle geleitet wird. Dadurch sinkt der Sauerstoffanteil, der
normalerweise 21 Prozent beträgt. Kaltenegger: „Bei einer simulierten
Höhe von 4.500 Metern, auf die die Anlage in Potsdam aus Sicherheitsgründen
begrenzt ist, liegt die Konzentration bei etwa zwölf Prozent.“
Die Schwimmer trainieren im Extremfall auf Matterhorn-Niveau.
Linde liefert aber nicht nur den Stickstoff, sondern das gesamte
verfahrenstechnische Konzept einschließlich der komplexen Mess-,
Steuer- und Regeltechnik: Empfindliche Sensoren kontrollieren
Autorin: Kathrin Wildemann
Bildquelle: Tim Tadder/Corbis
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Matterhorn-
Niveau für die
Schwimmhalle.
permanent Temperatur, Luftdruck, Luftfeuchte sowie Sauerstoff- und
Kohlendioxid-Gehalt. Acht- bis zehnmal pro Stunde wird die Atmosphäre
in der Schwimmhalle von 3.000 Kubikmetern komplett ausgetauscht:
„So sichern wir die nötige Luftgüte auch unter schwierigsten
Bedingungen und halten die simulierte Höhe – also die Luftzusammensetzung
– konstant“, erklärt Jörg Steinke, Anwendungstechniker
und Produktmanager Hypoxie bei Linde. Hohe Luftfeuchtigkeit und
Chlor sind in Schwimmbädern allgegenwärtig – und das macht es der
Mess- und Anlagentechnik nicht einfach, für eine stabile Raumluft
zu sorgen. Eine besondere Herausforderung, die
die Linde-Ingenieure gemeistert haben, waren vor
allem die strengen Richtlinien der Schwimmbäder
im Hinblick auf Luftgüte und Hygiene. Steinke:
„Unsere Hypoxie-Anlage bietet einen nahezu hundertprozentigen
Schutz gegen die Anreicherung
von Bakterien oder Legionellen.“ Die Schwimmprofis können dank
einer benutzerfreundlichen Software sogar selbst steuern, auf welcher
Höhe sie trainieren. „Nach unseren Informationen ist die Anlagentechnik,
wie sie jetzt in Potsdam steht, in Europa bisher einmalig“,
so Steinke. Zwar sind die olympischen Spiele in Rio de Janeiro
erst in drei Jahren, aber dann will das Schwimmteam auch bei der
Medaillenverteilung die Gipfel stürmen.
LINK:
www.high-altitude-medicine.com

– 45.000
Tonnen CO 2 .
LNG-Produktion aus nachwachsenden Rohstoffen: Aus Deponieabfällen wird wertvoller Biokraftstoff!
Gemeinsam mit Waste Management Inc. haben wir in Kalifornien die weltweit größte Anlage
zur Umwandlung von Deponiegas gebaut. Inzwischen werden die Müllentsorgungsfahrzeuge von
Waste Management mit verflüssigtem Biogas betrieben. Dies entspricht einer Einsparung von jährlich
circa 20 Millionen Liter Benzin bzw. Diesel, oder anders ausgedrückt: 45.000 Tonnen CO 2 . Das ist nur
eines von vielen Beispielen, wie wir mit unseren „Clean Technology”-Lösungen zu einer sauberen und
nachhaltigen Energiewirtschaft beitragen.
Weitere Informationen finden Sie auf unserer Website www.linde.com/cleantechnology

Herausgeber
Linde AG
Klosterhofstraße 1
80331 München
Telefon +49.89.35757-01
Telefax +49.89.35757-1398
www.linde.com