Die Kryotechnik gibt es bereits seit einigen Jahrzehnten. Seit den ersten Anwendungen bis zur heutigen effektiven Nutzung sind viele Entwicklungsschritte vergangen. Neue Erkenntnisse wurden in der Forschung gewonnen und erprobt. Diese verbesserten die Nutzung und die Effizienz der Anlagen, die mit der Kryotechnik arbeiten. Einhergehend mit der Forschung stieg auch die Anzahl der Branchen, in denen man die Kryotechnik einsetzen kann.
Was die Kryogenie ist
Die Kryogenie beschäftigt sich mit extrem kalten Temperaturen und hier insbesondere mit Materialien, die bei diesen Temperaturen hergestellt, gelagert, transportiert und angewendet werden. Besonders interessant ist in diesem Zusammenhang die chemische Reaktion, mit der manche Stoffe auf die Kälte reagieren, so zum Beispiel den Wechsel der Aggregatzustände. Ein Beispiel ist der Wandel von Wasser zu Eis, sprich von einem flüssigen zu einem festen Stoff bei Temperaturen unter 0 Grad Celsius. Gase weisen auch einen solchen Wechsel auf, von gasförmig zu flüssig. Allerdings bei deutlich niedrigeren Temperaturen, so verflüssigt sich Sauerstoff bei minus 183 Grad Celsius.
Bei der Kryogenie spricht man von Temperaturbereichen unter minus 160 Grad Celsius. Damit diese Temperaturen erreicht werden können, müssen spezielle Techniken und Technologien verwendet werden. Eine besonders wichtige Technik ist die Vakuumtechnik, durch die eine solch niedrige Temperatur erst gehalten werden kann und somit erst ein Transport ermöglicht wird.
Was man unter der Vakuumtechnik versteht
Flüssiggas ist in vielen Branchen unverzichtbar geworden, ganz gleich ob als Kühlmittel, als Brennstoff oder als Teil wissenschaftlicher Experimente. Damit Flüssiggas in seiner Form erhalten werden kann, muss es bei sehr niedrigen Temperaturen gelagert, transportiert und angewendet werden. Dies stellt insbesondere deswegen eine Herausforderung dar, da jedes Gas eine andere Temperatur benötigt, um flüssig zu werden. Sauerstoff, wie bereits erwähnt, minus 183 Grad Celsius und zum Beispiel Helium minus 268 Grad Celsius.
Ehe das Flüssiggas seiner Verwendung zugeführt werden kann, muss es noch produziert, gelagert und transportiert werden. Es kommt also darauf an, die Lagertanks, Transferleitungen und Transportfahrzeuge so zu konzipieren, dass möglichst wenig Wärme auf die Gase einwirkt. Am effektivsten hat sich dabei die Vakuumtechnik erwiesen, die nachweislich 15-mal besser isoliert als andere Dämmstoffe. Optimal wird deren Nutzung, wenn man diese Technik bei Transferleitungen, Terminals und bei anderen kryogenen Produkten verwendet.
Wie die Vakuumtechnik funktioniert
Bei der Vakuumtechnik wird unter Einsatz von Vakuum oder Hochvakuum eine optimale Isolierung von allen Transferleitungen und Anlagen erzielt. Um dies zu erreichen, werden alle Leitungen und Anlagen doppelwandig ausgeführt und die komplette Raumluft wird zwischen den beiden Wänden entzogen. Es entsteht eine dünne Vakuumschicht, die bereits ausreicht, um die Umgebungswärme aus der Anlage und aus den Leitungssystemen fernzuhalten.
Diese Technik schließt die drei verschiedenen Arten der Erwärmung, die Konduktion, die Konvektion und die Strahlung aus. Unter der Konduktion versteht man die Wärmeleitung im direkten Kontakt, die Wärme wird vom wärmeren auf das kältere Produkt übertragen. Bei der Konvektion handelt es sich um die Wärme, die sich aus der Bewegung der Moleküle ergibt, je stärker die Bewegung der Moleküle, je öfter prallen sie aufeinander und je mehr Wärme entsteht. Die Strahlung oder Wärmestrahlung meint den direkten Einfluss der Sonne oder anderer wärmeabgebender Körper.
Die Vakuumtechnik wirkt am deutlichsten der Konvektion entgegen, sie stoppt quasi die Bewegung der Moleküle und verhindert somit eine Erwärmung. Kombiniert mit weiteren Techniken, die der Konduktion und der Wärmestrahlung entgegenwirken, entsteht eine nahezu undurchdringliche Dämmschicht.
Ein Fazit
Die Kryogenie ist ein spannendes und für viele Branchen sehr wichtiges Thema. Es braucht allerdings sehr viel Fachwissen, um diese Technik für Unternehmen nutzbar zu machen. Grundlagen sind eine detaillierte Planung, exakte Konstruktionen und letztlich eine fachmännische Umsetzung.