Bei industriellen Anwendungen wie der Herstellung von Akkus ist die Regelung der Feuchte für Produktqualität und Defektvermeidung von entscheidender Bedeutung. Im Herstellungsprozess stellen Entfeuchter (DHU) sicher, dass die im Prozess zirkulierende Luft den strengen Spezifikationen entspricht.
Bei der Batterieproduktion muss der Feuchtepegel extrem niedrig sein. Das macht große Mengen trockener Luft erforderlich. Zu diesem Zweck müssen große Mengen Energie zum effektiven Erwärmen und Trocknen der Luft aufgewendet werden. Die einzige Möglichkeit, den Energieverbrauch zu optimieren, besteht in der Messung von Taupunkt und Temperatur und der Steuerung der DHU anhand dieser Parameter.
Die erforderliche Heizleistung ändert sich in Abhängigkeit von der Feuchte der Außenluft. An feuchten Tagen muss mehr geheizt werden, an trockeneren Tagen weniger. In jedem Fall muss die Feuchte in den Produktionsräumen unabhängig von den Außenbedingungen gleichbleibend niedrig bleiben. Wie kann also die Trockenheit der von den DHU in den Prozess geleiteten Luft auf dem richtigen Niveau gehalten werden?
Genauigkeit und Geschwindigkeit sind entscheidend
Bei der Batterieherstellung müssen die Sensoren zur Messung der Feuchte äußerst genau arbeiten. Bei einem Taupunkt von etwa –70 °C kommen auf eine Million Teilchen Luft nur 2,6 Moleküle Wasser.
Die rotierenden Trommeln in DHU bestehen im Wesentlichen aus zwei Teilen:
- Trocknungsbereich aus Trocknungsmittel, das der Luft Feuchtigkeit entzieht
- Regenerationsbereich, der erhitzte Luft in die entgegengesetzte Richtung befördert, um dem Trocknungsmittel Feuchtigkeit zu entziehen
Die Segmente rotieren typischerweise einmal alle zehn Minuten oder öfter. Wenn der Feuchtegehalt der einströmenden Luft über dem eingestellten Limit liegt, wird mehr Wärme benötigt, um die Wassermoleküle zu entfernen. Liegt der Feuchtegehalt unter dem eingestellten Limit, wird weniger Wärme benötigt.
Die Sensortechnik muss Feuchteänderungen innerhalb des Zehn-Minuten-Fensters messen, da andernfalls die Gelegenheit zur Anpassung der Heizung für die betreffende Rotation verstreicht.
Langsame Sensoren mitteln deshalb die Ergebnisse mehrerer Messungen, um Änderungen schnell erkennen und einen genaueren Messwert liefern zu können. Das Problem bei dieser Herangehensweise besteht darin, dass die Trocknung nicht in Echtzeit gesteuert werden kann. Die mangelhafte Kontrolle der Trocknung führt zu instabilen Feuchtewerten, erhöht die Sicherheitsrisiken und kann die Produktqualität beeinträchtigen.
Schnelles Ansprechen ermöglicht die Regelung in Echtzeit
Die Technologie von Vaisala ist einzigartig, da sie Änderungen der Feuchte innerhalb einer Trommelrotation misst, nicht nur zwischen Rotationen. Das bedeutet, dass Sie den Prozess in jeder Produktionsphase in Echtzeit auf optimale Trockenheitswerte regeln und Produktdefekte vermeiden können.
Die Ansprechzeiten des Sensors sind bei trockener Luft langsamer und bei höherer Feuchte schneller. Die erforderliche extreme Trockenheit in den DHU von Batteriefabriken macht eine ausreichend schnelle Messung zur Herausforderung. Zudem entsteht die Gefahr, sich auf fälschlicherweise zu hohe Feuchtewerte zu verlassen.
Und dies kann wiederum zu erheblicher Energieverschwendung aufgrund übermäßiger Trocknung der Luft führen.
Durch die präzise Überwachung des Taupunkts mit einer Ansprechgeschwindigkeit, die bis zu 20-mal schneller als die von Wettbewerbsprodukten sein kann, tragen die Sensoren von Vaisala dazu bei, die Effizienz der DHUs so zu optimieren, dass diese die Luft nur so stark wie nötig trocknen. Dadurch werden Energieverbrauch und Betriebskosten gesenkt.
Neben der besseren Kontrolle von Feuchte und Kosten birgt die Möglichkeit, das gesamte Signal in nur einer Rotation zu analysieren, einen weiteren Vorteil. Der Vergleich exakter Daten jedes Zyklus kann kleine Anomalien aufdecken, bevor diese sich zu größeren Problemen auswachsen. Dies unterstützt die vorbeugende und zustandsbasierte Wartung, die zur Senkung der Betriebskosten beiträgt und potenzielle Probleme mit der Produktqualität vermeidet.
Vaisala Taupunktsensoren sind ideal für Entfeuchter
Aufgrund ihrer Genauigkeit, Zuverlässigkeit und schnellen Ansprechzeit eignen sich Vaisala Sensoren besonders gut zur Messung der Feuchte in DHU.
Der Vaisala Miniatur-Taupunktmesswertgeber DMT143 kann den Taupunkt bis –70 °C – 2,6 Wassermoleküle auf eine Million Teilchen Luft* – messen. Der Sensor liefert die Ergebnisse so schnell, dass Sie die Trocknung in der DHU in Echtzeit justieren können.
Wenn Sie eine noch höhere Empfindlichkeit benötigen, kommt der Vaisala Taupunktmesswertgeber DMT152 in Betracht, der den Taupunkt bis –80 °C oder 0,5 ppm Wasser in der Luft messen kann.
Beide Sensoren sind kompakt und für die Integration in DHU-Systeme geeignet. Die einfache Installation verursacht kaum Störungen. Außerdem sind Upgrades problemlos möglich. Diese langlebigen Sensoren sind für anspruchsvolle Industrieanwendungen konzipiert, der Wartungsaufwand ist minimal. Dieses Maß an Zuverlässigkeit ist beispielsweise in Umgebungen für die Batterieherstellung unverzichtbar, weil ein Sensorausfall die Qualität und Sicherheit der Produktion beeinträchtigen kann.
Weitere für die Herstellung von Akkus geeignete Produkte sind die Vaisala DRYCAP® Taupunkt- und Temperatursonde DMP7 mit geringem Platzbedarf für Anwendungen mit geringer Feuchte und die DMP8 für industrielle Anwendungen mit geringer Feuchte.
Die Taupunkt- und Temperatursonde DMP7 und die Taupunkt- und Temperatursonde DMP8 lassen sich einfach in Kanälen unterschiedlicher Größen montieren. Sie sind mit unterschiedlichen Sondenlängen und Kabeloptionen erhältlich und mit der Familie Vaisala Indigo – einer konfigurierbaren Instrumentenplattform zur Verbesserung von Prozessmessungen – kompatibel.
* Der Vaisala DMT143 kann Frostpunkttemperaturen bis –70 °C – entspricht 2,6 µmol/mol oder 2,6 ppm(v) – messen.
** Der Vaisala DMT152 kann Frostpunkttemperaturen bis zu –80 °C – entspricht 0,5 µmol/mol oder 0,5 ppm(v) – messen.
