Bio-Ventilator

Bio, bionisch, besser

Bionische Bio-Ventilatoren bieten viele Vorteile. Sie sind leiser und belastbarer als herkömmliche Ventilatoren, reduzieren den Stromverbrauch und den CO2-Anfall in der Herstellung. Lufttechnik-Spezialist Ziehl-Abegg ist mit seinem neuen bionischen Bio-Ventilator daher nicht nur Trendsetter in der Ventilatorenentwicklung, sondern ist auch bei der Verwendung von Bio-Polymeren Vorreiter.

„Mit den bionischen Bio-Ventilatoren können wir der Umwelt jedes Jahr Tausende von Tonnen CO2 ersparen“, sagt Vorstandsvorsitzender Peter Fenkl. Sein Unternehmen Ziehl-Abegg in Künzelsau stellt jetzt einen bionischen Bio-Ventilator vor. Der neue Ventilator besteht aus Bio-Polyamiden, die auf Rizinusöl basieren. Neben der CO2-Einsparung gibt es Verbesserungen bei der Belastbarkeit, der Temperatur- und der Langzeitbeständigkeit sowie den mechanischen Eigenschaften. Da in die Flügelgeometrie Erkenntnisse aus der Bionik eingearbeitet sind, ist der Ventilator auch leiser und effizienter – reduziert im laufenden Betrieb also Stromkosten und Geräuschemissionen.

Eingesetzt wird die Neuentwicklung beispielsweise in der Kältetechnik (Kühlkette für Lebensmittel bis zum Supermarkt), in Heizungen, Wärmepumpen und zur Elektronikkühlung (Rechenzentren, Schaltschrankkühlung, Umrichterkühlung). Zum nachhaltigen Ansatz passt, dass der Ventilator zu 100 Prozent recycelbar ist. Obwohl der CO2-Fußabdruck deutlich minimiert wird, gibt es Vorteile für Geräteplaner: Der Ventilator hat eine höhere chemische Beständigkeit, weist eine bessere Kälteschlagzähigkeit auf und ist heißwasser- sowie dampfbeständiger.

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Vor 20 Jahren war „fairer“ Kaffee nur etwas für Exoten, jetzt schauen immer mehr Menschen hinter Werbebotschaften, Transportwege und Herstellungsprozesse. Daher kann der bionische Bio-Ventilator Vorbildcharakter haben – auch wenn der Preis derzeit höher ist als für Erdölprodukte. Da die Geräteleistungsdaten und die Abmessungen mit herkömmlichen Ventilatoren identisch sind, gibt es keine technischen Hemmnisse – jedoch muss man den Markt für dieses Produkt und dessen positive Umwelteigenschaften sensibilisieren. Technisch birgt der bionische Bio-Ventilator neben dem Nutzen für die Umwelt mehrere Vorteile: wie etwa im Gegensatz zu Erdölprodukten eine sehr geringe Wasseraufnahme und eine deutlich längere Lebensdauer sowie eine verbesserte Chemikalienbeständigkeit. „Ziehl-Abegg als Trendsetter in der Ventilatorenentwicklung ist daher auch bei der Verwendung von Bio-Polymeren Vorreiter“, sagt Vorstandsvorsitzender Fenkl.

Bionik – geringes Geräusch, niedriger Energieverbrauch

Die Entwickler von Ziehl-Abegg haben sich zahlreiche Tiere angeschaut, deren Körper für Wasser- oder Luftströmung optimiert sind. Fündig geworden sind die Ingenieure beim leisesten Raubvogel – der Eule. Warum ist die Eule überhaupt so leise? Eulen jagen nachts, wenn die Sichtverhältnisse sehr schlecht sind. Deshalb orten sie die Beute mit dem Gehör. Und das funktioniert nur, wenn die Tiere extrem leise fliegen. Wie geht das? Beispielsweise wiegt eine Schleiereule fast genauso viel wie eine Taube.

Die Flügel sind allerdings um einiges größer und stärker gewölbt. Das bringt dem Vogel sehr viel mehr Auftrieb bei niedrigeren Geschwindigkeiten. Tauben müssen dagegen sehr stark mit den Flügeln schlagen, wodurch sie von weitem hörbar sind. Weiter gibt es Fransen am Ende der Eulenflügel. Dadurch treffen die Luftströmungen der Flügelober- und Unterseiten an der Hinterkante der Flügel sanfter – und somit leiser – aufeinander. Daher ist die Hinterkante des Ventilatorflügels gezackt. Doch nicht nur bei der Eule haben die Entwickler von Ziehl-Abegg genau hingeschaut: Geier, Adler und Störche stellen einzelne Federn auf – dadurch lösen sich an jeder Federspitze kleine Randwirbel ab, was den Widerstand des Flügels reduziert. Zu sehen ist dies auch bei Flugzeugen, bei denen die Tragflächen neuerdings einen kleinen Knick (Winglet) am Ende haben – bei Ziehl-Abegg sind die Eulen-Ventilatorenflügel seit Jahren mit einem Knick am Rand ausgestattet. Die Komposition mehrerer bionischer Merkmale in einem Ventilator senkt zudem den Energieverbrauch im laufenden Betrieb. Nachwachsende Rohstoffe tragen durch Substitution fossiler Rohstoffe zur Minderung von CO2-Emissionen bei. Der Ventilatorflügel besteht zu mehr als 60% aus dem nachwachsenden Rohstoff Sebazinsäure, der aus dem Öl der Rizinuspflanze gewonnen wird. Rizinusöl, wissenschaftlich auch Ricinusöl (CAS-Nr. 08001-79-4), ist ein Pflanzenöl, das aus den Samen des tropischen Wunderbaums (Ricinus communis), eines Wolfsmilchgewächses, gewonnen wird. Es ist ein Triglycerid und wird in der Pharmazie auch Oleum Ricini s. Castoris, Oleum Ricini virginale und Kastoröl genannt (im englischen Sprachraum castor oil, aber auch ricinus oil oder oil of Palma Christi).

In den gemäßigten Klimazonen wächst die Pflanze als einjährige krautige Pflanze, in den Tropen als mehrjährige Pflanze. Die Pflanze ist schnellwüchsig und sie wird unter idealen Bedingungen innerhalb eines Zeitraums von drei bis vier Monaten bis zu fünf Meter hoch.

In tropischem Klima erreicht sie nach mehreren Jahren Wuchshöhen von bis zu dreizehn Metern und bildet einen verholzten Stamm. In saisonalen Klimaten stirbt die Pflanze jedes Jahr oberirdisch ab und treibt dann bei entsprechender Sonneneinstrahlung wieder neu aus. Der Wunderbaum wächst auch in einem semiariden Klima, kann also durchaus große Hitze und Dürre ertragen. Das wichtigste Produzentenland für Rizinusöl ist Indien, das mit jährlich 750.000 Tonnen etwa 60 Prozent zur Weltproduktion beisteuert. Weitere wichtige Produzentenländer sind die Volksrepublik China und Brasilien.

Biomaterial vermeidet CO 2 bei der Herstellung

Rizinusöl wird durch Anbau auf nährstoffarmen Böden gewonnen und steht damit hinsichtlich der erforderlichen Anbaufläche nicht im Wettbewerb mit der Nahrungsmittel-Produktion. Der Wunderbaum beziehungsweise das Rizinusöl ist kein Lebensmittel. Die Verarbeitung des Biopolyamids ist wie bei herkömmlichen Kunststoffen auf konventionellen Maschinen und angepassten Prozessparametern möglich. Da der Wunderbaum in der Wachstumsphase CO2 aufnimmt, reduziert sich der CO2-Ausstoß im Vergleich zu Kunststoff auf Erdölbasis um Zweidrittel. Es handelt sich also um eine deutliche CO2-Einsparung. Fenkl: „Durch den Einsatz pflanzlicher Rohstoffe, welche der Umwelt in der Wachstumsphase bereits CO2entzogen haben, ist die CO2-Bilanz des Werkstoffs in Summe deutlich günstiger als bei Polymeren auf Basis fossiler Rohstoffe.“ Selbst wenn der gesamte Ventilatorflügel (inklusive Glasfaseranteil von 30 Prozent/GF 30) gesehen wird, beträgt die CO2-Einsparung noch immer 40 Prozent.

Da der nachwachsende Rohstoff mehr als 60 Prozent des Materials liefert, erfüllt das Material die gängige Definition eines Biokunststoffs. So genannte Biopolymere gehören zu den Leitmarktinitiativen der Europäischen Kommission, wenn folgende Voraussetzungen erfüllt sind: eine ausreichende industrielle Herstellung sowie keine Konkurrenz zu Nahrungsmitteln entstehen. Dies ist beides bei Biopolymeren auf Basis von Rizinusöl gegeben. Der Bio-Ventilator ist im Vergleich zu einem Produkt aus PA6 GF30 (fossile Basis) um sechs Prozent leichter. Zum einen resultiert dies aus einer fünfprozentigen Dichte-Ersparnis und zum anderen aus einer um ein Prozent niedrigeren Feuchtigkeitsaufnahme (PA 6 GF 30: Dichte 1,36 u. Feuchteaufnahme 2,1-2,3 % dagegen Bio-Material mit GF30: Dichte 1,31 u. Feuchteaufnahme 1,2 %.). Für die Kunden beziehungsweise Anwender bringt das neue Material eine ganze Reihe an Vorteilen mit sich:

  • chemische Beständigkeit (Spannungsrissbe- ständigkeit unter Einfluss aggressiver Chemikalien) u. dampfbeständiger (hohe Hydrolysebe- ständigkeit)
  • 50% weniger Feuchtigkeit auf
  • KälteschlagzähigkeitAbrieb-/Verschleißverhalten

Holz zur Substitution nicht geeignet

Der Einsatz von Holz als Substitutionsmittel ist für Ziehl-Abegg keine Alternative, da sich dies finanziell direkt auf Haus- und Wohnungsbesitzer auswirkt, die mit Holz oder Pellets heizen. jg

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