Industrie und Energie

Messe

Energieeffizienz ist das branchenübergreifende Thema in Hannover. Das zeigt sich nicht nur auf der Energy und Wind, sondern auch bei vielen Neu- und Weiterentwicklungen auf der Industrial Automation und der MDA.

26. Mai 2009

Energieeffizienz ist im Maschinen- und Anlagenbau schon lange kein Fremdwort mehr. Denn effiziente Prozesse und moderne Maschinen erreichen hohe Einsparpotenziale und Kostenreduzierung. Wie das funktioniert, zeigt die Sonderschau Energie-Effizienz in industriellen Prozessen in Halle 26. Dort werden zu diesem Thema Referenzmodelle aus verschiedenen Branchen und Technologiebereichen praxisnah präsentiert. Obendrein zeigen Live-Vorführungen, wie intelligente Lösungen in industriellen Prozessen sowohl Zeit und Geld sparen als auch die Lebenszyklen von Maschinen verlängern.

Für Prof. Dr.-Ing. Alexander Verl, Institutsleiter des Fraunhofer IPA und des ISW der Universität Stuttgart, gibt es viele Gründe, sich intensiv mit der Energieeffizienz in der Produktion zu beschäftigen: »Neben der gesellschaftlichen Motivation, getrieben von Faktoren wie Klimawandel, Ressourcenendlichkeit oder unsere Abhängigkeit von bestimmten Ressourcen, spielt die wirtschaftliche Motivation mit Faktoren wie Energiekosten, Besteuerung, Kundenvorgaben oder Image, eine große Rolle. Nicht zuletzt gibt es aber auch juristische Vorgaben, wie die Richtlinie zu ›Energyusing Products‹ oder das Gesetz über die umweltgerechte Gestaltung energiebetriebener Produkte.« Nach Verls Worten betragen beispielsweise die Energiekosten einer Werkzeugmaschine etwa 20 Prozent der Aufwendungen über den gesamten Lebenszyklus hinweg, von denen fast 30 Prozent eingespart werden können. Neben direkten Möglichkeiten der Automatisierungstechnik zu Energieeinsparungen untersucht das ISW auch indirekte Beiträge und die gerätetechnische Umsetzung. Dazu gehört unter anderem die Erhöhung des Nutzleistungsanteils bei gleicher Maschinen-Dimensionierung durch eine regelmäßige automatisierte Einstellung oder das Vermeiden von Stillständen. Ein weiterer Schritt in Richtung Effizienzsteigerung ist die Gewichtsreduzierung bei Maschinen, die sich zudem mit weniger Energie bewegen lassen. Energieintensive Warmlaufphasen entfallen, wenn temperaturbedingte Positionsabweichungen steuerungstechnisch kompensiert werden. Außerdem können rekonfigurierbare Maschinenkonzepte, gemeinsam mit Methoden für die schnelle Inbetriebnahme, durch optimale Dimensionierung Energie einsparen und gleichzeitig Planungssicherheit schaffen. Laut einer Studie von Rockwell Automation entstehen zwischen 15 und 40 Prozent der indirekten Kosten eines Fertigungsbetriebs durch Wartung und Instandhaltung. Fast die Hälfte dieser Kosten könnte durch den Einsatz von Diagnose- und Condition-Monitoring-Systemen vermieden werden.

Systemüberwachung lohnt sich

Ein solches Energy-Monitoring-System hat auch Festo im Programm. Es überwacht den Druck, Durchfluss und Zyklusverbrauch einer Anlage und sorgt so für eine zustandsorientierte Wartung und Energieeffizienz im Anlagenbetrieb. Zudem erkennt es auch Leckagen sofort. Von einem umfassenderen Ansatz geht die Bayer Technology Services GmbH (BTS), Leverkusen, aus. Ihr Climate Check mit den beiden Komponenten Energieeffizienz-Check und Climate Footprint zeigt dank systematischer Analysen Einsparpotenziale auf und bewertet diese erstmalig auch unter klimarelevanten Aspekten. Mit dem Energieeffizienz-Check werden alle Komponenten einer Produktion von der Pumpe bis hin zur Logistikkette auf Basis der Six-Sigma-Methodik analysiert und anschließend ein detaillierter Maßnahmenkatalog erstellt. Dieser wird unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten gewichtet und priorisiert und bietet dem Anwender eine objektive Entscheidungsgrundlage insbesondere auch für Teillast-Situationen. Schon das kontinuierliche Überwachen aller Energieflüsse während der Produktion erlaubt dem Anlagenfahrer ein Betreiben »Hart am Wind« und damit Einsparungen von etwa zehn Prozent gegenüber dem Anlagenzustand in der »Komfortzone«. Weitere zehn Prozent weniger Energie ergeben sich, wenn bestimmte Investitionen speziell auf Apparateseite und Prozess-Design getätigt werden. Deren Amortisationszeit ist ein weiteres Ergebnis des Energieeffizienz-Checks. Im Rahmen des Bayer-Klima-Programms untersucht BTS mit dem Climate Check weltweit über 100 Produktionsanlagen an 40 Bayer-Standorten. Mit der Expertise und Erfahrung von 500 Mannjahren auf diesem Gebiet offeriert BTS den Climate Check auch externen Kunden. Das Zentrum der Sonderausstellung »Energieeffizienz« in Halle 26 bildet das 3D-Modell einer Chemie-Anlage, an der verschiedene Zustände der »10+10«-Energieoptimierung optisch vorgeführt werden. Zu den größten industriellen Stromverbrauchern gehören Pumpen. Mehr als 30 Prozent des Stromverbrauchs in Gewerbe und Industrie entfallen auf Pumpenmotoren. Daher steht in Sachen Energieeffizienz dieses Thema bei vielen Herstellern an erster Stelle. Bezogen auf den Lebenszyklus einer Pumpe betragen die Energiekosten durchschnittlich etwa 45 Prozent der Gesamtkosten ohne die Aufwendungen für Instandhaltung und Wartung. Da Pumpen nicht immer auf Hochtouren laufen müssen, können Industrie- und Gewerbebetriebe hier ansetzen, um zu sparen. Die Deutsche Energie-Agentur GmbH (DEnA) hat mehr als 70 verschiedene Unternehmen diesbezüglich beraten. Nach ihren Aussagen lagen die Einsparpotenziale durch die Optimierung von Pumpensystemen zwischen 2.500 und 50.000 Euro, in Einzelfällen sogar bei 100.000 Euro pro Jahr. Das durchschnittliche Kostensenkungspotenzial lag bei 30 Prozent, in einem Fall bei über 90 Prozent.

Mechatronik in der Pumpe

Eine mechatronische Lösung dafür bietet Rexroth: Bei drehzahlvariablen Pumpenantrieben wird die Pumpenregelung in einen intelligenten elektrischen Antrieb verlagert, der lediglich den jeweils benötigten Volumenstrom erzeugt. Die reduzierten Drehzahlen in Zykluspausen sowie im Teillastbetrieb senken den Energiebedarf, die Geräuschemission und hydraulische Verlustleistung deutlich. Sobald das Hydrauliksystem wieder mehr Leistung benötigt, erhöht der Pumpenantrieb die Drehzahl der Motoren. Das Ergebnis sind Energieeinsparungen bis zu 45 Prozent, 60 Prozent weniger Wärmeeintrag ins Hydrauliköl und bis zu 15 Dezibel verringerte Geräuschemission. Jährlich verbrauchen etwa 60.000 Druckluft-anlagen in Deutschland 14 Milliarden Kilowattstunden Strom. Das entspricht fünf Prozent des gesamten Stromverbrauchs der Industrie. Auch hier kann mit modernen Anlagen Energie gespart werden. Das AIReport-Equipment von Boge Kompressoren ist eine solche Lösung zur Drucklufteinsparung. Sie errechnet in einer Langzeitbetrachtung, wie viel Strom der Betreiber pro erzeugtem oder verbrauchtem Kubikmeter Luft verbraucht, und ermittelt Schwachstellen. Ultraschall-Messgeräte nehmen dann Leckageortungen vor. Schon nach einer Woche weiß das System, welche Kompressorenkombination am wirtschaftlichsten arbeitet und gewissermaßen »Luft nach Maß« produziert.

Sonderausstellung Energieeffizienz

2009 findet das Thema Energieeffizienz auf der Hannover Messe noch dezentraler statt als in 2008. Die Sonderausstellung »Energieeffizienz in Industriellen Prozessen« in Halle 26, unter der Schirmherrschaft des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie, dient als Informationsplattform. In der Sonderausstellung können sich Besucher über Energieeffizienz und passende Lösungsanbieter informieren. Das Standkonzept der Sonderausstellung ist offen gestaltet und in zwei voneinander losgelöste Bereiche für Dienstleister und Technologieanbieter unterteilt.

Erschienen in Ausgabe: industrial automation/2009