Logistik und Kühlketten

Der Transport temperatursensibler Waren und Güter stellt alle Beteiligten vor große Herausforderungen, nicht zuletzt durch neue Vorschriften, Regularien und steigende Kundenanforderungen. In diesem Segment des Wärmemanagements können Phasenwechselmaterialien (PCM) mit ihrem reversiblen Mechanismus zur Wärmespeicherung signifikante Vorteile bringen.

Eine kosteneffiziente und elegante Lösung kann durch den Einsatz von PCM realisiert werden. Der Beitrag, den ein PCM leisten kann, kommt besonders in Abschnitten der Kühlkette zum Tragen, in denen eine externe Kühlung nicht möglich oder nicht gewollt ist, sei es bei der Be- und Entladung oder aber bei unvorhergesehenen Verzögerungen z.B. auf dem Rollfeld oder am Zoll oder auch in unerschlossenen Regionen. Hier können PCM mit ihrer autarken und passiven Klimatisierungs-fähigkeit einen wichtigen Beitrag für eine lückenlose Kühlkette für Arzneimittel, empfindliche Instrumente oder Lebensmittel leisten.

Bis dato verwendet ein Großteil der Kühlkettenlogistiker noch passive Kühlelemente auf Wasserbasis. Der Einsatz von PCM jedoch bringt größere Flexibilität aber auch neue Anforderungen an die Herstellung und Ausrichtung der Kühlsysteme mit sich, z.B. muss unter Umständen ein anderes Verpackungsmaterial eingesetzt werden als bei Wasserakkus.

PCM-Transportlösungen eignen sich unter anderem für den Transport von diagnostischen Proben, Blutprodukten, Organen, Zellkulturen, Stammzellen, Antikörpern, Proteinen und thermosensiblen Arzneimitteln, aber z.B. auch für den Versand von tropischen Fischen.

Durch die Verfügbarkeit von PCM mit verschiedensten Schmelzpunkten (der Bereich in dem die Speicherkapazität am größten ist) kann für jeden der potentiellen Anwendungsfälle eine optimale Lösung angeboten bzw. erarbeitet werden.

Im Prinzip kann ein Latentwärmespeichermaterial je nach Vorbehandlung bzw. Temperierung zwei Aufgaben übernehmen. Ein PCM in der flüssigen Phase ist in der Lage, eine Unterkühlung zu verzögern, wohingegen ein festes PCM eine Überhitzung vermeiden oder hinausschieben kann. In beiden Fällen wird die Temperaturstabilisierung während des Phasenübergangs realisiert. Ein flüssiges PCM gibt während der Erstarrung Wärmeenergie ab und verhindert somit einen schnellen Temperaturabfall, ein festes PCM nimmt einen großen Wärmebetrag während des Schmelzvorgangs auf und kann dadurch eine Überhitzung vermeiden; hierfür sind möglichst enge Schmelzbereiche von Vorteil. Auch der Einsatz eines PCM mit einem breiten Schmelzbereich ist möglich, dabei muss die Temperierung aber dahingegen optimiert werden, dass die zu erwartenden Temperaturschwankungen ausgeglichen werden können. Für eine Absicherung zu hohen und niedrigeren Temperaturen kann der große Schmelzbereich quasi geteilt werden, d.h. die Vortemperierung wird so gewählt, dass ein halb flüssiges bzw. halb festes PCM vorliegt (siehe Abbildung). Bei der Verwendung zweier PCM wird das PCM mit dem niedrigeren Schmelzpunkt so temperiert, dass es flüssig ist und umgekehrt. Diese passive Nivellierung der Außentemperatur sollte im Einzelfall durch eine adäquate Isolierung unterstützt werden. Die verwendeten Latentwärmespeicher, in Kombination mit den gewählten Schmelzpunkten und dem daraus resultierenden Einsatzbereich, sind jeweils nur ein Teil der, an die spezifischen Anforderungen angepassten, Systemlösungen.