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Energieeffizienz in Fabriken

Energieeffizienz in Fabriken

Energiemanagement kann helfen, unnütze Stromverbraucher im Betrieb aufzuspüren und passende Maßnahmen einzuleiten. Unter anderem bietet sich dabei der Einsatz von Sensoren für die Fördersteuerung, eine dezentrale Dampferzeugung und der Austausch veralteter Antriebe an. Auch Schwachstellen in der Kälte- und Wärmetechnik gilt es zu beseitigen.

Bild: Fotolia / Andrei Merkulov

In der Produktion wird jeden Tag eine Menge Energie und damit bares Geld verschenkt. Beispielsweise stellen Laseranlagen echte Energiefresser dar: Bis zu 66 Prozent des Gesamtenergieeinsatzes dieser Anlagen wird für den Standby, also in der nicht produktiven Zeit, nur ein Drittel für den Schweißvorgang selbst genutzt. Unternehmen sollten daher überlegen, wie sie die Energieeffizienz in der Produktion erhöhen können, an welchen Stellen Verschwendung lauert. Die Ergebnisse gilt es schließlich, systematisch in Einzelmaßnahmen zusammenzufassen.

Von der Energieeffizienzanalyse zum Controlling

Einen Lösungsansatz zur Steigerung der Energieffizienz bietet die Einführung eines Energiemanagementsystems. Im deutschen Sprachraum wurde hierzu die DIN EN 16001 entwickelt. Das Energiemanagement zielt darauf ab, den Energieeinsatz in der Produktion transparent zu beschreiben, zu kontrollieren und zu steuern. Seine Aufgabe besteht in der systematischen Analyse, Kontrolle und Steuerung der eingesetzten Energieverbraucher. Die Methode beabsichtigt, die Energieeffizienz zu steigern und weitere Analysebereiche aufzuzeigen.

Als zentraler Baustein eines Energiemanagementsystems gelten kontinuierliche Untersuchungen der vorhandenen Produktionsbereiche im Hinblick auf wirtschaftlichen Ressourceneinsatz. Das Unternehmen erfasst dazu vorhandene Verbrauchsstrukturen und überwacht anlagentechnische Zustände. Die gewonnenen Informationen lassen sich in einem weiteren Schritt zu energierelevanten Kennzahlen verdichten. Diese ermöglichen eine erste Aussage über vorhandene Einsparpotenziale.

Aufbauend auf diesen Effizienzanalysen gilt es, in einem weiteren Schritt mittel- bis langfristige Konzepte zur Senkung des Energieeinsatzes zu entwickeln. Hierzu werden die vorhandenen Volumenströme sowie Stromverbräuche bei unterschiedlichen Anlagenzuständen analysiert und dem den produzierten Stückzahlen im jeweiligen Betrachtungsbereich gegenübergestellt. Notwendige Maßnahmen sollten Unternehmen, die Energiemanagement einsetzen, im Hinblick auf den erwarteten Investitionsaufwand sowie die realisierbaren Einsparungen bewerten. Darauf folgt die Verstetigung durchgeführter Maßnahmen, etwa durch die Sensibilisierung betroffener Mitarbeiter im Rahmen von Schulungsmaßnahmen oder die Einführung von Kaizen-Boards zur kontinuierlichen Verbesserung.

Zur organisatorischen Verankerung eines Energiemanagementsystems bedarf es eines weiteren Bausteins, des sogenannten Energieeffizienz-Controllings. Neben der Schaffung organisatorischer Strukturen liegt der Schwerpunkt dieses Ansatzes auf dem Aufbau eines Monitoringsystems zur Überwachung energierelevanter Daten. Diese strategisch ausgerichtete Methode bietet eine Möglichkeit, die Produktion langfristig energieeffizient auszugestalten.

Nachhaltiges Energiemanagement umfasst neben den Grundbausteinen Energieeffizienzanalyse, Konzeptentwicklung sowie der Verstetigung der Planung auch den Aufbau eines Energieeffizienzcontrollings, um die Maßnahmen methodisch zu verankern und zu kontrollieren.

Potenzial in Kälte- und Wärmetechnik

In diesem Rahmen bietet es sich an, die Analyse des Produktionsprozesses auf konkrete Maßnahmen herunterzubrechen. Auf Basis der Analysen gilt es Vorschläge zusammenzustellen, wie sich in den verschiedenen Bereichen Energie sparen lässt. Ein Element auf dem Weg zur energieeffizienten Fabrik stellt dabei die Wärme- und Kältetechnik dar. Insbesondere Maschinen zur Erzeugung von Wärme und Kälte erfordern einen hohen Energieeinsatz. Probleme entstehen dann, wenn diese Maschinen laufen, aber nicht durchgängig benötigt werden. Als ein technisch geprägter Ansatzpunkt zur Effizienzsteigerung im Bereich Wärme- und Kältetechnik bietet es sich an, Isolationsstudien mit Infrarotkameras durchzuführen. Die Aufnahmen verdeutlichen Undichtigkeiten oder Isolationsschwächen, Fachfirmen oder die Hersteller der Maschinen können diese Schwachstellen daraufhin nachbessern.

Sensoren einsetzen, Antriebe austauschen

Auch im Bereich der Fördertechnik erweist es sich vielfach als sinnvoll, energieeffiziente Maßnahmen einzuleiten. So laufen in vielen Betrieben Transportbänder während der gesamten Produktionszeit, auch wenn gerade keine Produkte zu bewegen sind. Hier können Unternehmen den Energieeinsatz durch den Einbau entsprechender Sensoren mit relativ geringem Aufwand signifikant senken. Weitere Ansatzpunkte ergeben sich durch den verstärkten Einsatz energieeffizienter Antriebe: Der Wirkungsgrad gibt dabei als Indikator das Verhältnis der eingesetzten Energie zur ausgebrachten Energie an. Alte Antriebe weisen dabei oft nur einen Wirkungsgrad von rund 70 bis 75 Prozent aut. Als Resultat sind viele alte Antriebe der schlechtesten Energieeffizienzklasse EFF 3 beziehungsweise IE 1 zugeordnet. Moderne Nachfolgebaureihen aus dem Bereich der Hochwirkungsgradantriebe kommen hingegen auf Wirkungsgrade von 85 Prozent oder mehr. Im Lebenszyklus lassen sich demnach ohne aufwändige technische Veränderung allein zehn Prozent der Energie sparen. Zudem entfallen lediglich unter zehn Prozent der Kosten für einen Antreib auf die Anschaffungskosten, über 90 Prozent ihrer Kosten entstehen im Laufe der Nutzung.

Eine umfassende Energieanalyse erfasst verschiedene Bereiche eines Unternehmens – vom Blick auf die Antriebseffizienz bis hin zur Überprüfung der Prozessabläufe.

Vorteile dezentraler Dampferzeugung

Einen weiteren Betrachtungspunkt bildet der Bereich der Dampferzeugung: Dampf nutzen Fertiger zum Beispiel für die Erzeugung eines feucht-warmen Produktionsklimas oder für Reinigungszwecke. Die Erzeugung von Dampf gilt in der Regel als energieintensiv, weil zunächst Wasser durch Öl- oder Gasverbrennung den Siedepunkt erreichen muss. Dieser Dampf gelangt dann über Rohre und Leitungen zu den Verbrauchern.

Ein Ansatzpunkt für die Steigerung der Energieeffizienz liegt zunächst in der regelmäßigen Wartung von Dampfkessel und -leitungen. Leckagen an Dampfleitungen bereiten Unternehmen – das gilt auch für Druckluftleitungen – hohe Kosten. Zudem sollten Wärmetauscher entweder direkt an der Erzeugung oder an den Verbrauchern angebracht werden, um die Wärme des erzeugten Dampfes zu nutzen. Einen relevanten Ansatzpunkt bei einem Projekt verfolgte ein Hersteller von Tiefziehteilen: Er setzte statt mehrerer dezentral aufgestellter Dampferzeuger eine zentrale Dampferzeugung ein. Daraus ergaben sich zwei Vorteile: Zunächst weist die zentrale Dampferzeugung einen insgesamt geringen Energiebedarf auf als verteilt aufgestellte Kleindampferzeuger. Daneben gestattete die Zusammenlegung, eine konstantere Auslastung des Dampferzeugers sicherzustellen und damit Bedarfsspitzen bei Strom und Gas abzufangen. Allerdings kommen bei einer zentralen Aufstellung oft längere Rohrsysteme zum Einsatz, um dem Dampf zu den Verbrauchern zu leiten.

Steigende Bedeutung des Energieeinsatzes

Es steht zu erwarten, dass der Preis für Energie in Zukunft weiter steigen wird, so dass auch die geschäftliche Bedeutung des Energieeinsatzes weiter zunehmen wird. Damit gewinnen Ansätze wie das Energiemanagementsystem an Bedeutung, um Maßnahmen zur Kontrolle und Verbesserung von Verbräuchen einzuführen und zu etablieren.