ENGINEERINGNET.BE - Hoe op vloeibare stikstof (LN₂) gebaseerde systemen de leveringszekerheid verhogen en in de praktijk overtuigen.
Tegen deze achtergrond verschuift de focus in de koeltechniek. Naast de pure prestaties wordt de bedrijfszekerheid onder reële omstandigheden steeds belangrijker. Cruciaal is hoe betrouwbaar een systeem ook functioneert wanneer externe invloeden niet langer constant zijn.
NNC LIN MS GmbH ontwikkelt al enkele jaren cryogene koelsystemen op basis van vloeibare stikstof. Daarbij wordt gebruikgemaakt van de industriële toeleveringsinfrastructuur van Air Liquide om een continue beschikbaarheid van het medium te garanderen. De aanpak verschilt fundamenteel van klassieke koelsystemen op basis van compressoren en is met name gericht op een hoge bedrijfszekerheid.
Gecascadeerde temperatuurregeling voor stabiele processen
In het middelpunt van de systemen staat een gecascadeerde temperatuurregeling. Verschillende temperatuurbereiken worden niet geïsoleerd geëxploiteerd, maar gericht met elkaar verbonden.
In de praktische uitvoering omvat dit meerdere functionele gebieden, waaronder invrieszones, opslagzones, tussenopslag en voor- en sluisgebieden. Terwijl individuele gebieden actief met vloeibare stikstof worden gekoeld, maken aangrenzende zones gebruik van de aanwezige koelenergie en worden ze alleen indien nodig bijgeregeld.
Warmtewisselaars en koudeschilden nemen extra taken op zich. Ze stabiliseren temperatuurverlopen en dragen bij aan de vermindering van de luchtvochtigheid. De ingezette koude wordt over meerdere trappen gebruikt, waardoor een preciezere en tegelijkertijd efficiëntere temperatuurregeling mogelijk wordt. Tegelijkertijd kunnen temperatuurschommelingen binnen de installatie beter worden opgevangen.
Koelvermogen onafhankelijk van de stroomvoorziening
Een essentieel verschil met conventionele koelsystemen ligt in de energievoorziening. Compressorgestuurde installaties zijn volledig afhankelijk van een stabiele stroomtoevoer. Als deze uitvalt, is niet alleen de regeling aangetast, maar ook het koelvermogen zelf.
Systemen op basis van vloeibare stikstof werken volgens een ander principe. De energie die nodig is voor de koeling is al in het medium aanwezig. Elektrische energie wordt voornamelijk gebruikt voor besturings- en randfuncties.
Hierdoor blijft het koelvermogen ook bij stroomuitval of beperkte beschikbaarheid van energie behouden. Als de besturing extra is beveiligd, kan deze toestand verder worden gestabiliseerd. Voor exploitanten betekent dit een aanzienlijk hogere leveringszekerheid tijdens de dagelijkse werkzaamheden.
Een ander effect vloeit voort uit het afzien van compressortechniek. Omdat er geen restwarmte ontstaat, vermindert de behoefte aan extra infrastructuur. Dit vereenvoudigt het ontwerp van de installatie en kan de totale technische inspanning verminderen.
Stabiliteit begint vóór de eigenlijke koeling
In de praktijk wordt koeling vaak gelijkgesteld aan opslag. Voor de stabiliteit van een systeem zijn echter ook de voorafgaande processtappen bepalend.
Maatregelen zoals inertisering, voorspanning of gerichte conditionering beïnvloeden de omstandigheden waaronder een product de koelfase ingaat. Als met deze aspecten geen rekening wordt gehouden, moeten nageschakelde systemen afwijkingen compenseren die al eerder zijn ontstaan.
Ook overgangen binnen een installatie spelen een rol. Tijdens het transport tussen verschillende gebieden kunnen temperatuurschommelingen optreden die in de loop van de tijd optellen en de algemene stabiliteit beïnvloeden. Een integrale benadering van het gehele proces draagt daarom wezenlijk bij aan de stabiliteit.
Inzicht in het echte gebruik
De beschreven koelsystemen zijn onder andere geïmplementeerd bij IDT Biologika en verder ontwikkeld onder uiteenlopende vereisten. Inmiddels worden vergelijkbare oplossingen in tal van toepassingen gebruikt. Voor ontwerpers en exploitanten levert dit een duidelijk voordeel op. Installaties kunnen zowel op de locatie van NNC LIN MS GmbH als bij referentieklanten tijdens bedrijf worden bezichtigd.
Het directe inzicht maakt een realistische beoordeling van de systemen mogelijk, met name met het oog op integratie, exploitatie en de omgang met afwijkingen. De uitwisseling met gebruikers levert extra informatie op die niet uit technische documenten alleen kan worden afgeleid. Juist onder reële omstandigheden blijkt hoe stabiel een systeem werkelijk werkt.
Nieuwe eisen aan koelsystemen
Koeltechniek blijft een centraal onderdeel van veel toepassingen. Tegelijkertijd veranderen de criteria waarop systemen worden beoordeeld.
Naast klassieke prestatieparameters winnen aspecten als leveringszekerheid, stabiliteit in bedrijf en praktische uitvoerbaarheid steeds meer aan belang. Systemen die aan deze eisen voldoen, dragen niet alleen bij aan de efficiëntie, maar borgen vooral de betrouwbare werking in het dagelijks gebruik.
Bij de foto boven: Modulair opslagcomplex met verschillende temperatuurzones, gerealiseerd in de gecascadeerde systeemopbouw. (Bron: Air Liquide)
Drie vragen aan Dr. Amine Ben Souissi, Market Manager Pharma North and Central Europe bij Air Liquide
Welke betekenis hebben referentie-installaties voor de beoordeling van dergelijke systemen?
Referenties zijn een belangrijke basis voor investeringsbeslissingen. Terwijl technische gegevens een eerste oriëntatie bieden, blijkt in de praktijk hoe een oplossing zich onder verschillende omstandigheden bewijst. De ingezette systemen zijn tegenwoordig in diverse toepassingen gevestigd.
Hoe en waar kunnen geïnteresseerden een realistisch beeld krijgen van de techniek?
Naast de bezichtiging op de locatie van NNC LIN MS GmbH bestaat de mogelijkheid om installaties bij referentieklanten in bedrijf te zien. Hierdoor kunnen zowel technische aspecten als praktijkervaringen worden nagegaan.
Waarom is de uitwisseling met gebruikers bijzonder waardevol?
Veel vraagstukken kunnen in een direct gesprek beter worden geduid dan aan de hand van technische documentatie. Thema's als integratie, bedrijfservaringen of de omgang met bijzondere situaties worden daardoor tastbaarder. Vooral voor bedrijven die voor een investeringsbeslissing staan, is dit vaak een doorslaggevende factor.
Voor een gefundeerde beoordeling kunnen installaties zowel op de locatie van NNC LIN MS GmbH als bij geselecteerde referentieklanten tijdens bedrijf worden bezichtigd. Het directe inzicht maakt het mogelijk om de systemen onder reële omstandigheden te beoordelen en ervaringen uit de praktijk mee te nemen.
De coördinatie van bijbehorende bezichtigingsafspraken verloopt via Air Liquide. Contactpersoon is Dr. Amine Ben Souissi, Market Manager Pharma North and Central Europe bij Air Liquide.
