Ultraschall spart Energie und Kosten
Der Wechsel von konventionellen Homogenisatoren, hydrodynamischen Mischern und Rührwerksmühlen zur Verarbeitung mittels Ultraschallkavitation spart Kosten und macht die Verarbeitung umweltfreundlich.
Aufgrund des jüngsten und anhaltenden Anstiegs der Energiepreise hat der Energieverbrauch einen direkten und erheblichen Einfluss auf die Verarbeitungskosten von Materialien wie Druckfarben, Beschichtungen und Biodiesel.
Ultraschallgeräte von Hielscher verbrauchen weniger Energie als herkömmliche mechanische Systeme und erzielen bessere Verarbeitungsergebnisse. Daher spart der Wechsel von Rotor-Stator-Mischern und Hochdruckhomogenisatoren zur Ultraschallbehandlung erhebliche Mengen an Strom. Dies kann über die Jahre zu beträchtlichen Kosteneinsparungen führen.
Reibungswärme ist ungenutzte Energie
Konventionelle Systeme verlieren Energie durch Reibungswärme. Hochdruckpumpen für Hochdruckhomogenisatoren sowie Hochscher-Rührblattmischer und Rührwerkskugelmühlen erzeugen während der Verarbeitung starke Turbulenzen in der Flüssigkeit. Diese Turbulenzen verursachen Reibung zwischen den Flüssigkeitsteilchen sowie zwischen der Flüssigkeit und den rührenden Teilen der Anlage. Die Reibung wandelt die zugeführte Energie in Reibungswärme um. Dieser Anteil der zugeführten Energie geht verloren, da er keine Dispergier-, Homogenisier- oder Mahlwirkung erzeugt.
Dies lässt sich mit dem Vergleich zwischen einer konventionellen Glühlampe und einer Leuchtstofflampe veranschaulichen: Die konventionelle Glühlampe wandelt einen großen Teil der Energie in Wärme um. Daher benötigt sie mehr Energie, um die gleiche Lichtmenge zu erzeugen.
Bei konventionellen Mischsystemen macht die Reibungswärme zusätzliche Energie zur Kühlung der Flüssigkeit während der Verarbeitung erforderlich.
Ultraschallgeräte von Hielscher haben eine sehr hohe Energieeffizienz bei der Umwandlung von elektrischer Energie in Kavitation in der Flüssigkeit.
Der Gesamtwirkungsgrad der industriellen Ultraschallgeräte beträgt von der Steckdose bis in die Flüssigkeit ca. 80–90%.
(Klicken Sie auf das Bild oben, um das Diagramm zu vergrößern).
Noch wichtiger ist, dass die Kavitationskräfte die Partikel stark beanspruchen. Deshalb ist in der Regel weniger Energie erforderlich, um eine gute Dispersion, eine Emulsion oder eine geringere Partikelgröße zu erzielen. Bei der Ultraschallbehandlung mit Hielscher-Geräten wird zwar ebenfalls Energie in Reibungswärme umgewandelt, jedoch ist dieser Anteil wesentlich geringer als beim herkömmlichen mechanischen Mischen. Dieser geringere Anteil steigert die Effizienz zusätzlich: Für die gleiche Dispergier- oder Homogenisierwirkung wird weniger Energie benötigt, und auch der Energiebedarf für die Kühlung der verarbeiteten Flüssigkeit sinkt.
Beispiel: Biodieselverarbeitung
Insbesondere bei der Verarbeitung alternativer und nachhaltiger Kraftstoffe wie Biodiesel sind der Energieverbrauch und die Energieeinsparung äußerst wichtig. Der zur Herstellung des „grünen“ Kraftstoffs eingesetzte Strom hat einen direkten Einfluss auf die gesamte Energie- und CO2-Bilanz des Kraftstoffs.
Das Diagramm rechts (für eine größere Ansicht anklicken) zeigt einen Vergleich zwischen Ultraschallkavitation, Hochschermischen und hydrodynamischer Kavitation. Der Einsatz von Ultraschallgeräten von Hielscher für die Verarbeitung von Biodiesel benötigt ca. 1,4kWh/m³. Um mit hydrodynamischer Magnetimpulskavitation ein vergleichbares Ergebnis zu erzielen, sind ca. 32,0kWh/m³ erforderlich. Hochschermischen benötigt ca. 4,4kWh/m³. Das bedeutet, dass hydrodynamische Impulskavitation bei gleichem Durchsatz ca. 23-mal und Hochschermischen ca. 3-mal so viel Energie benötigen wie Ultraschallgeräte von Hielscher.
Dies führt zu deutlich höheren jährlichen Stromkosten. Dies ist ein wesentlicher Faktor der Gesamtbetriebskosten, der bei einer Investition in eine Verarbeitungstechnologie bewertet werden muss.
Lesen Sie mehr über die Energieeinsparungen bei der Biodieselverarbeitung mit Ultraschall!
Der Wechsel ist einfach
Ultraschallgeräte von Hielscher lassen sich leicht in kleinerem Maßstab auf ihre Prozesseffizienz testen. Üblicherweise wird der UIP1000hd (1kW) für die Prozessentwicklung bei Volumenströmen von 0,5L bis 1000L pro Stunde eingesetzt. In diesem Maßstab lässt sich die Verarbeitungseffizienz durch Variation von Amplitude, Druck und Volumenstrom optimieren. Als Ergebnis erhalten Sie den spezifischen Energiebedarf für Ihren Prozess. Ultraschallgeräte von Hielscher ermöglichen eine lineare Maßstabsvergrößerung, sodass der spezifische Energiebedarf in jedem Maßstab konstant bleibt. Damit kennen Sie die für jede Verarbeitungskapazität benötigte Geräteleistung sowie den jährlichen Stromverbrauch.