Umkehrosmoseanlagen von Grünbeck

Im Werk Emden kann Volkswagen durch den Einsatz von Umkehrosmoseanlagen von Grünbeck den Aufwand für die Wasserentsalzung reduzieren. Als rein physikalisches Verfahren benötigt die Umkehrosmose weder Säuren noch Laugen. Zudem lässt sie sich im automatischen Betrieb betreiben. Das aufbereitete Wasser wird unter anderem in der Lackiererei benötigt.

An ihrem Standort direkt an der Nordseeküste produziert Volkswagen ausschließlich Elektrofahrzeuge. Mehr als 8.000 Mitarbeiter fertigen im Werk Emden etwa 180.000 Einheiten pro Jahr. Um die Autos mit einer Lackierung zu versehen, müssen die Karosserien sauber sein. Doch wenn sie in der Lackiererei ankommen, überzieht sie infolge der Arbeitsschritte im Karosseriebau noch ein leichter Fettfilm. Dieser muss entfernt werden, damit der Lack gut haften kann. Das geschieht, indem die Karosserien in großen Wasserbecken „gebadet“ werden. Für diesen Reinigungsprozess ist sehr reines Wasser mit einer Leitfähigkeit unter 11 Mikrosiemens pro Zentimeter erforderlich. Das Stadtwasser mit mehr als 500 Mikrosiemens pro Zentimeter muss also entsprechend aufbereitet werden.

Früher hatte Volkswagen für diese Aufgabe Kationen-Anionen-Anlagen eingesetzt, die vollentsalztes Wasser über zwei hintereinandergeschaltete Ionenaustauscher erzeugten. Mit dem manuellen Betrieb der insgesamt vier Anlagen waren zwei Mitarbeiter beschäftigt.

Umkehrosmose reinigt Wasser automatisiert
„Die Kationen-Anionen-Anlage war kostenintensiv, da zum einen dauerhaft Personal für den Betrieb erforderlich war und zum anderen viel Säure und Lauge zum Einsatz kamen“, berichtet Michael Stramke, Leiter des Heizwerks im Volkswagen-Werk. „Die Umkehrosmoseanlage bot hingegen einen Automatik-Betrieb mit geringerem Personalbedarf und weniger kostenintensiven Betriebsmitteln.“ Daher vollzog Volkswagen bereits 1996 den Technologiewechsel zur Umkehrosmose.

Für die Entsalzung von Wasser bieten Umkehrosmoseanlagen im Vergleich zu Ionenaustauschern einige Vorteile. Da sie als rein physikalisches Verfahren im Betrieb keine Säuren und Laugen benötigen, sinken die Betriebskosten und es fällt kein zu behandelndes Abwasser an.

Die Umkehrosmose kehrt die aus der Natur bekannte Osmose um. Dafür wird das Rohwasser mit hohem Druck durch eine halbdurchlässige Membran gepresst. Sie lässt fast nur Wassermoleküle passieren. Nach dem Durchströmen der Membran wird das entsalzte Wasser als Permeat bezeichnet und ist nahezu frei von Kalk, Schwermetallen, Keimen wie Bakterien und Viren, Partikeln sowie gelösten organischen Substanzen und sonstigen Verunreinigungen. Diese Substanzen verbleiben auf der anderen Seite der Membran im sogenannten Konzentrat.

Im Permeat findet sich lediglich ein Restsalzgehalt von 1 bis 5 Prozent. Um den Salzgehalt weiter zu senken, kann der Wasseraufbereitungsspezialist Grünbeck die Systeme auch zweistufig ausführen. Das Permeat durchfließt dann eine zweite Umkehrosmose.

Als in Emden die in die Jahre gekommene Umkehrosmoseanlage ersetzt werden musste, war für Volkswagen aufgrund der Erfahrungen mit der Technologie klar, dass man weiterhin die Umkehrosmose zur Wasseraufbereitung nutzen wird. In der Ausschreibung für die neue Anlage konnte sich Grünbeck im Jahr 2021 durchsetzen. Im Gesamtpaket überzeugte das Unternehmen mit energiesparender Technologie und einem guten Preis-Leistungs-Verhältnis.

Anlagen erreichen 80 Prozent Ausbeute
Zu diesem Zeitpunkt war Grünbeck für die Anlagenplaner bei Volkswagen in Emden schon keine unbekannte Größe mehr. Seit 2016 liefern zwei kleinere Umkehrosmoseanlagen des Unternehmens in den Hallen 11 und 13 aufbereitetes Wasser für die Verdampfer zur Luftbefeuchtung.

Die neue, Mitte 2021 in Betrieb genommene Aufbereitungsanlage besteht im Kern aus drei Umkehrosmoseanlagen GENO-RK‑X 25.000, einer Dreifach-Druckerhöhungsanlage 33/40–3N und drei integrierten Antiscalant-Dosieranlagen. Das 22-Zoll-Touchscreen zur Kontrolle und Bedienung der gesamten Anlage ist in den zentralen Schaltschrank integriert. Jede der drei Umkehrosmoseanlagen kann bei einer Ausbeute von 80 Prozent 25 Kubikmeter pro Stunde Permeat erzeugen. „Mit der neuen Anlage können wir höhere Volumen beziehungsweise eine höhere Leistung fahren“, beschreibt Michael Stramke einen Vorteil.

Das Antiscalant dient dazu, das Rohwasser gut auszunutzen. Denn im Konzentrat bleiben die Härtebildner zurück, vor allem Calcium- und Magnesiumkationen. Dieser Zusatzstoff verhindert, dass es dort zu Härteausfällungen (Scaling) kommt, welche die Poren der Membran blockieren würden. So lässt sich die Ausbeute steigern. Das Konzentrat kann ohne Behandlung in die Kanalisation geleitet werden, da es nur die bereits im Rohwasser enthaltenen Stoffe sowie das Antiscalant enthält.

Das Permeat ist LABS-frei (lackbenetzungsstörende Substanzen)
Wichtig ist für Volkswagen, dass man sich bei der Rohkarossen-Reinigung von ihrem Fettfilm nicht durch andere Inhaltsstoffe des Reinigungswassers neue Probleme schafft. Denn falls sich auch nur Spuren sogenannter lackbenetzungsstörender Substanzen im Wasser befinden, kann das zu Lackierfehlern führen. Problematisch sind vor allem Silikone, Fette, Öle sowie Salze, Mineralien und Ionen. Diese Stoffe stören die Oberflächenspannung und führen zu Kratern und Benetzungsstörungen“, betont Carina Schoon, die in der Versorgungsplanung des Volkswagen-Werks tätig ist. Daher lieferte Grünbeck die Aufbereitungsanlage in einer LABS-freien Sonderausführung.

Volkswagen setzt das per Umkehrosmose aufbereitete Wasser allerdings nicht nur im Bereich der Lackiererei ein. Verwendet wird es etwa als Kühl- und Kesselwasser im Bereich Werktechnik und Heiztechnik. In der Fahrzeugmontage wird es als Kühlflüssigkeit und zur Scheibenreinigung der Automobile genutzt. Im Finish der Montage dient es schließlich zur Wagendichtheitsanalyse (WDA). Vom Standort der Grünbeck-Anlage in einem Anbau der Werkshalle 4 wird das Permeat durch ein eigenes Rohrleitungsnetz zu den jeweiligen Verbrauchern transportiert.

Vollautomatisch und störungsfrei
Nach fast fünf Jahren Betriebserfahrung mit der neuen Wasseraufbereitung von Grünbeck zeigt sich Volkswagen zufrieden. Nach einer Softwareoptimierung und Detailanpassungen zu Beginn des Betriebs arbeitet die Anlage im Automatikbetrieb und erfordert nur wenige manuelle Eingriffe. Mitarbeiter aus einer der vier Schichten betreuen diese Anlage. Die Betreuung beinhaltet die Kontrolle am Touchscreen des Schaltschranks, das Führen des Betriebshandbuchs sowie den Wechsel der Rohwasserfilter – je nach Rohwasserqualität wöchentlich bis monatlich. Zudem werden alle 1,5 bis 2 Jahre die Patronen gewechselt, in denen sich die Membranen befinden. Die Wasseraufbereitungsanlage ist so konzipiert, dass Mitarbeiter Wartungsarbeiten eigenständig und sicher durchführen können.

Essenzielle Bedeutung besitzt für Volkswagen die Zuverlässigkeit der Wasseraufbereitung, weil das Permeat sich in der Produktion nicht ersetzen lässt. Würde die Aufbereitung ausfallen, könnte das Werk in Emden sich noch ein bis zwei Tage aus einem Vorratsspeicher versorgen. Danach müsste die Produktion stoppen. Doch das wird nicht passieren, denn Grünbeck bietet Produkte und Service. Deutschlandweit sind mehr als 250 Servicetechniker im Einsatz, die im Notfall schnell vor Ort sein können und Probleme lösen.

Tags: Antiscalant Ionenaustauscher Lackiererei Membran Permeat Titel-Thema Umkehrosmose Volkswagen Emden Wasseraufbereitung