Bei der Offshore-Einlagerung von CO2 sowie der Zwischenspeicherung von grünem Wasserstoff regeln Ventile den kontrollierten Fluss der Prozessgase und -fluide. Die Betätigung dieser Ventile erfolgt bislang zumeist über hydraulisch angetriebene Aktuatoren. Dazu sind zentrale Hydraulikaggregate über Wasser mit kilometerlangen Leitungen zu den einzelnen Aktuatoren am Meeresboden notwendig. Neu entwickelte, mit 24V Niederspannung (DC) versorgte eSEA Aktuatoren sind eine wirtschaftliche Alternative zu diesen kapital- und energieintensiven konventionellen Hydrauliksystemen. Ihr geringerer Energieverbrauch senkt die Betriebskosten. Digitale Zwillinge erhöhen zudem durch Zustandsüberwachung die Prozesssicherheit.

Den mit mehreren internationalen Technologiepreisen ausgezeichneten Aktuator für rotative Bewegungen (eSEA Torque) ergänzt Bosch Rexroth nun um den Aktuator eSEA Push für lineare Bewegungen sowie den eSEA Drive für Anwendungen mit sehr hohen Drehmomenten über 35kNm hinaus. Damit können alle notwendigen Bewegungen zur Ventilsteuerung über eine standardisierte Schnittstelle sicher, zuverlässig und rein elektrisch unter Wasser angesteuert und ausgeführt werden.

Stromlos sicher und selbstüberwachend

Alle Varianten nutzen das Fail-Safe-Prinzip, bei dem Federelemente aktiv geklemmt werden, um das Ventil entweder offen oder geschlossen zu halten. Fällt die Stromzufuhr aus, löst sich die Klemmung und das Ventil geht automatisch in die sichere Stellung nach IEC 61508 und IEC 61511, ohne dass kostenintensive, sicherheitsrelevante Unterwasser-Batterien notwendig sind. Bosch Rexroth liefert die eSEA Aktuatoren mit Schnittstellen zu externen Sensoren und Ventil sowie den digitalen Zwillingen dieser Baugruppen aus. Die Steuerungshardware basiert auf Elektronik aus der Automobilindustrie. Die Lösung umfasst auch Software einschließlich maschinellem Lernen für die Zustandsüberwachung. Auf Basis interner und externer Sensoren und Messwerte können der Zustand das Gesamtsystems und sich anbahnender Verschleiß erkannt werden, bevor es zu einem Ausfall kommt. Fällt ein Sensor aus, kann der digitale Zwilling einspringen und einen Weiterbetrieb sicherstellen.

Geringer Energiebedarf für niedrige und hohe Lasten

Die eSEA Aktuatoren reduzieren den Energiebedarf von Unterwasser-Anlagen deutlich. Darüber hinaus binden sie auch immer weiter entfernte Step-outs an. Das sind teilweise mehr als einhundert Kilometer weit von der Küste entfernte Ventile, die ebenfalls über Aktuaren geregelt werden müssen. eSEA Push deckt modular das Leistungsspektrum für Ventile bis fünf Zoll Durchmesser mit bis zu 745kN ab. Für größere Durchmesser und Drehmoment-Anforderungen von mehr als 35kNm ist der eSEA Drive konzipiert. Diese Einheit erzeugt die hohen Kräfte über ein tiefseetaugliches dezentrales Antriebsmodul mit geschlossenem Hydraulikkreislauf und besonderen Schutzmaßnahmen, die eine Kontamination durch Hydraulikflüssigkeit verhindern.

Alle eSEA Aktuatoren von Bosch Rexroth sind auf einen sicheren und zuverlässigen Unterwasserbetrieb von über 25 Jahren ausgelegt. Der Austausch ist mit Unterwasserrobotern möglich, ohne die Funktion der Ventile zu beeinträchtigen. Durch die digitalen Zwillinge verringert sich der Engineering- und Inbetriebnahme-Aufwand der Aktuatoren für neue Anlagen. Darüber hinaus können sie auch in bereits bestehenden Installationen nachgerüstet werden.

Vor dem aktuellen Hintergrund von hohen Energiepreisen, Klimaschutz und Ressourcenschonung sind die Prozessindustrien gezwungen, unter Berücksichtigung ökonomischer und ökologischer Aspekte zu produzieren. Selbst Kleinigkeiten können dabei helfen, den CO2-Fußabdruck zu verbessern. Das beweisen Membranventile von Bürkert Fluid Control Systems, deren besonders leichte Gehäuse bei SIP-Prozessen zum Energie- und Kostensparen beitragen, weil sie sich schnell aufheizen und abkühlen.

Schnelleres Aufheizen und Abkühlen

Die vor allem in sterilen Prozessen und hygienischen Anwendungen üblichen Membranventile mit herkömmlichen Schmiede- oder Gussgehäusen verbrauchen nicht nur bei der Herstellung relativ viel Energie, sondern auch im Betrieb: Bei SIP-Prozessen werden große Mengen teuren Reinstdampfes benötigt, um die massereichen Ventilkörper auf Sterilisationstemperatur zu bringen. Gleichzeitig verkürzt sich die Zeit, in der produziert werden kann, da sich die Gehäuse nur langsam erhitzen und abkühlen. 

Die deutlich leichteren Rohrumformgehäuse (Tube Valve Body 3G) sind hier eine praxisgerechte Alternative. Bei einem 2-Zoll-Ventil beispielsweise kann die Gewichtsreduktion bis zu 75 Prozent betragen. Die Gehäuse heizen sich dadurch schneller auf und kühlen auch schneller wieder ab, was sich positiv auf die Betriebskosten auswirkt. Bei einer Temperaturdifferenz von 100K können sich pro SIP-Zyklus Energieeinsparungen von über 50 Prozent ergeben. Multipliziert man diesen Wert mit der Anzahl der CIP-/SIP-Prozesse pro Jahr, ergeben sich je nach Anlage beachtliche Kosteneinsparungen. Die Produktion wird nachhaltiger; der CO2-Fußabdruck des Prozesses reduziert sich. Gleichzeitig steigt die Produktivität der Anlage, da sich durch den schnellen Aufheiz- und Abkühlprozess die Nebenzeiten für die Reinigung verkürzen. Außerdem haben die temperaturempfindlichen Membranen weniger thermischen Stress. Je nach Anwendung kann sich ihre Lebensdauer dadurch mehr als verdoppeln, was die notwendigen Servicezyklen deutlich verlängert und zudem den kohlenwasserstoffintensiven Elastomer-Müll reduziert.