Trocken- und Wärmeanlagen RF Energy für den industriellen Einsatz

Ein Vorheizer für den Einsatz in der Holzindustrie (720 kW, 2,45 GHz)

Lohnt sich Solid State RF Energy für den Einsatz in der Industrie, wo es auf hohe Leistungen ankommt, wie in Trocknungs- und Wärmeprozessen?

Im Markt für Mikrowellenanlagen für industrielle Prozesse kann Fricke und Mallah auf umfangreiche Erfahrung blicken. Das Mittel der Wahl, um die elektromagnetische Strahlung zu erzeugen, sind die Magnetrone. Sie haben den Vorteil, dass sie recht einfach eizusetzen sind. Komplexe Steuerungen in Abhängigkeit von den jeweiligen Lasten zu entwickeln, ist nicht erforderlich, denn Magnetrone lassen sich von vornherein nicht steuern.

»Wenn es also darum geht, sehr hohe Leistungen zur Verfügung zu stellen und wenn die Lasten auch noch wenig sensitiv sind, dann sind die Magnetrone die geeignete Quelle«, erklärt Marcell Mallah, Geschäftsführer von Fricke Mallah. Noch dazu, wo in solchen Einsatzfällen ihr Wirkungsgrad mit rund 75 Prozent gar nicht schlecht ist, worauf John Mastela, Business Unit Manager von Richardson Electronics, hinweist, ebenfalls eine Firma, die sich schon seit Jahrzehnten den großen Industrieanlagen auf Basis der Röhren und Magnetrone verschrieben hat.

Der Umgang mit der Solid-State-RF-Technik ist dagegen eine Kunst. Hier stimmt Marcell Mallah mit Dr. Klaus Werner überein, der darauf hingewiesen hat, dass es die Vorteile der RF-Energy-Technik nicht ganz umsonst gibt: Die Hersteller und Anwender müssen sich in das Gebiet einarbeiten und viel lernen. Das zu fördern, ist eines der Ziele, die sich die RF Energy Alliance gesetzt hat, deren Director Dr. Klaus Werner ist. Wer sich aber damit beschäftigt, der kann Maschinen auf den Markt bringen, die es bisher noch nicht gab: Sie arbeiten nicht mehr mit Röhren, sondern mit RF-Transistoren und Verstärkern, die mit Steuerungen ausgestattet sind, die sich auf die jeweiligen Lasten einstellen. Es entsteht ein neuer Markt, es bieten sich für industrielle Bereiche viele interessante Möglichkeiten im Umfeld der Solid-State-RF-Energy.

»Seit 1950 setzen wir unverändert Magnetrone ein«, erklärt John Mastela von Richardson Electronics. Allerdings sind sie teuer und haben eine begrenzte Lebensdauer. Sie sind zerbrechlich und eignen sich nicht für lange Transporte. Außerdem gibt es gar nicht mehr so viele Hersteller. »Inwieweit sie in Zukunft überhaupt noch erhältlich sein werden, ist gar nicht so sicher«, so Mastela. So wundert es nicht, dass auch er sich für die Alternative zu interessieren begann und sich seit einigen Jahren ausschließlich der Solid State RF Energy widmet. Weil er dies ausgerechnet in einer der Firmen vorantreibt, die als Bastion der Magnetrone gilt, hatte ihm zunächst sogar den Ruf unter Kollegen eingebracht, wohl ein wenig verrückt geworden zu sein, wie er sich mit einem Lächeln erinnert.

Doch er will die Magnetrone nicht einfach abschaffen, sondern ließ sich von den Vorteilen der Solid State RF Energy überzeugen und will neue Märkte erobern. Zunächst kommt es darauf an, die optimalen VSWR-Punkte zu finden, die Load automatisch anzupassen und die Effekte der Modulation über Pulse auszuloten.

Auch Beam-Forming ist möglich, indem mehrere RF-Energy-Generatoren verwendet werden, die mit mehreren Ausgangsantennen verbunden sind. Die Systeme werden modular aufbaubar und konfigurierbar, was auf Basis von Magnetronen undenkbar wäre. Haben die Anwender beispielsweise bisher ein 6-kW-System eingesetzt, auch wenn rechnerisch ein 4-kW-System ausgereicht hätte, so können sie sich aufgrund des modularen Aufbaus der Solid-State-RF-Technik jetzt genau das System konfigurieren, dass sie brauchen – ohne Geld und Energie zu vergeuden.

Einer der Nachteile der großen mit Magnetronen betriebenen Anlagen: Weil sie sich nicht steuern lassen, müssen sie immer auf höchste Leistung eingestellt sein. Anschließend muss aufwändig gekühlt werden, was Ressourcen, Energie und Geld kostet. Das ist so, als wäre der Motor eines Autos permanent auf Vollgas eingestellt und die Geschwindigkeit würde über die Bremse geregelt. Hier kann die Solid State RF Energy wieder all ihre Vorteile ausspielen, bis hin zur Systemarchitektur. Denn jetzt kann die Energie an mehreren verteilten Punkten eingespeist werden, was die erforderliche Energie pro Einspeisepunkt senkt. Außerdem lassen sich so die Maschinen modular aufbauen, und es ist nicht erforderlich, mehr Energie zu erzeugen, als benötigt würde.

Und wenn es darauf ankommt, dass die Maschinen nicht ausfallen dürfen, lassen sich einfach Redundanzen aufbauen. Werden also die RF-Energy-Systeme die Magnetrone in industriellen Anlagen für Wärmeprozesse ersetzen? »Eindeutig ja«, antwortet Marcel Mallah. »Und zwar wenn es sich um den Einsatz in sensiblen Bereichen und um variable Lasten handelt.« Wenn es aber um sehr hohe Leistungen geht und einfache, unsensible Lasten, dann lautet die Antwort ebenso eindeutig: »Nein!«