Auf den zweiten Blick…

Nachträgliche Energieoptimierung

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03.12.2013 Nachhaltigkeit und Energieeffizienz sind keine Modeerscheinungen,  sondern ein Trend, der sich dynamisch entwickelt und neue Ideen freisetzt. Das Unternehmen AZO beschäftigt sich daher seit Längerem mit Fragen des Umweltschutzes, mit steigenden Rohstoff- und Energiepreisen, mit dem Problem knapper werdender Ressourcen sowie den gesetzlichen Vorgaben.

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Entscheider-Facts Für Betreiber

  • Durch das energetische Optimieren von Anlagen, beispielsweise das Nutzen von Prozesswärme, können Betreiber ihre Energiekosten deutlich senken.
  • Auch bei Restrukturierungen im Rohstoffhandling, beispielsweise bei der Auswahl der Pumpen oder Lagerung von Komponenten, profitieren Betreiber von reduziertem Verschleiß und damit geringeren Wartungskosten.
  • Hierdurch amortisieren sich die Mehrkosten für den Anwender in relativ kurzer Zeit; im Fallbeispiel waren es bei angenommenen 6.000 Betriebsstunden im Jahr zehn Monate.

Dieser Philosophie folgend, entwickelt und baut der Hersteller Systeme, die einem ganzheitlichen Ansatz bezüglich Effizienz und Nachhaltigkeit folgen. Schwachstellen im Energieverbrauch überhaupt zu finden und zu analysieren, ist bei komplexen Anlagen eine besondere Herausforderung. Auch ist es grundsätzlich nicht leicht, Anlagen voll funktionsfähig und zugleich energiesparend auszulegen. Wichtige Stellschrauben sind hier die Steuerungs- und Regeltechnik, aber auch die Sensorik. Sie unterstützen den Bediener dabei, den Prozess zu gestalten und Automatismen für eine energieeffiziente Produktion zu finden. Leistungsreserven sind so besser zu erkennen und bei Bedarf zu nutzen. Gleichzeitig gibt  es auch unter Betreibern den Trend, deutlich präziser als früher zu arbeiten. Dies betrifft Klein- und Kleinstmengenhandling, aber auch die Forderungen nach hinreichender Dokumentation. So muss ein Hersteller von flammhemmenden Compounds für Kabelummantelungen nachweisen können, woraus das Produkt besteht. Nicht zuletzt ist der Trend zur Null-Fehler-Produktion ein Impuls, sehr viel exakter zu arbeiten. Auch hier helfen die Anlagensteuerungen zuverlässig.

Abwärme zu Prozesswärme
Die beiden folgenden Fallbeispiele sollen das oben Genannte praktisch verdeutlichen. Bei der ersten Applikation stand das Unternehmen vor der Aufgabe, Granulat, das in Silofahrzeugen bei einem Betreiber angeliefert wird, in Außensilos zu übernehmen und eine zyklische Umförderung des eingelagerten Produktes zu ermöglichen, um eine Brückenbildung durch Zeitverfestigung des Schüttguts zu verhindern. Außerdem sollte sichergestellt werden, dass die Zuführung in die Pufferbehälter oberhalb der Differenzialdosierwaagen stets möglich ist. Nur wenn dies der Fall ist, arbeiten die gravimetrischen kontinuierlichen Dosiersysteme bei der Extruderbeschickung zuverlässig. Beim pneumatischen Fördern wird die Förderluft im Unterdruckerzeuger verdichtet und dadurch erwärmt. Je nach Belastung des Unterdruckerzeugers tritt eine Ablufttemperatur zwischen 70 und 140 °C auf. Den Wärmeinhalt dieser Luft kann der Betreiber nutzen, um das Schüttgut vor dem Verarbeiten im Extruder vorzuwärmen. Diese eingebrachte Energie muss dann nicht vom Extruderantrieb aufgebracht und so als direkte Energieersparnis angerechnet werden. Aufgrund der verfahrenstechnischen Notwendigkeit, das Schüttgut im Silozyklus umzufördern, ergeben sich relativ lange Laufzeiten für den „Unterdruckerzeuger Silotechnik“. Die dabei entstehende erhitzte Abluft sammelt das System am Ausblasquerschnitt des Druckerzeugers und führt sie in einer isolierten Rohrleitung dem ebenfalls isolierten Pufferbehälter vor der Differenzialdosierwaage zu. Dadurch strömt die Luft in die Schüttgutsäule und erwärmt diese im Gegenstrom. Zusätzlich kann der Anwender den „Unterdruckerzeuger Produktion“ auch an das Warmluftsystem anschließen, was eine zusätzliche Nutzung von Abluftwärme bedeutet. Die so eingebrachte Wärme kann am Extruder direkt an der Plastifizierungsarbeit abgezogen werden. Die Wärmenutzung ist mit 12 bis 20 % des Anschlusswertes des Unterdruckerzeugers zu beziffern. Ein Überhitzen der Schüttgüter ist durch den Einsatz von Temperatursensoren und die dazugehörige Signalverarbeitung ausgeschlossen. Den Schutz vor unzulässigen Druckzuständen innerhalb des Abluftsystems und des Wärmebehälters ermöglicht der Einsatz von Drucksensoren.

Komponenten optimal verorten
Im zweiten Fallbeispiel ging es um die Bestandsaufnahme beim Kunden vor Ort mit dem Ziel, pneumatische Fördersysteme in Sachen Energieeffizienz zu optimieren. Hierzu war eine gründliche Analyse des Ist-Zustandes beim Kunden erforderlich. Mit diesen Erkenntnissen wurden dann Versuche im Versuchszentrum des Unternehmens in Osterburken gefahren, um herauszufinden, wie die Anlage zu optimieren wäre. Im Zentrum für Rohstoffhandling installierten die Ingenieure eine modulare pneumatische Förderanlage, die es ermöglichte, unterschiedliche Förderwege, unterschiedliche Leistungen, mit unterschiedlichen Pumpen mit dem Originalprodukt des Kunden zu testen. Daraufhin nahmen die Techniker in einer Engineering-Phase 1 die Materialversorgung beim Kunden unter die Lupe; in der Phase 2 nahmen sie dann entsprechende Optimierungen an den vorhandenen Anlagen vor. Die Förderversuche fanden über vier verschiedene Förderwege statt. Die Förderleistung beim längsten Förderweg von 200 m betrug circa 6.000 kg/h. Diese Förderleistung übertrug das Team auf die kürzeren Förderwege und variierte hierbei die Pumpenkombinationen beziehungsweise deren Einstellung. Die folgenden Daten zeichneten sie dabei auf: Förderleistung, Zeit, Gewicht, Stromaufnahme, Förderdruck, Luftmenge, Differenzdruck am Filter. Durch verschiedene Pumpenkombinationen mit Frequenzumformer, Umplatzieren der Lagerung von Komponenten, Haupt- und Nebenkomponenten sowie Förderwegoptimierungen und Verbesserung der Verlegung der Reinluftleitung, konnten die Projektverantwortlichen eine Energieersparnis zwischen 50 und 70 % erreichen. Die Amortisation (ROI) der Mehrkosten für Planung, Einbindung in die Steuerungsinstallation, betrug bei angenommen 4.000 Betriebsstunden/Jahr 15 Monate und bei 6.000 Betriebsstunden/Jahr zehn Monate.

Zum Thema Nachhaltigkeit
Blue Competence Alliance Member

AZO ist Blue Competence Alliance Member, also eines von 400 Mitgliedern der VDMA-Nachhaltigkeitsinitiative, die auch auf der diesjährigen K-Messe in Düsseldorf ausstellte und mit ihrer Aktion „Das blaue Pferd“ auf dem Heinrich-Heine-Platz auf sich aufmerksam machte. Der Maschinen- und Anlagenbau hat laut Verband eine große Bandbreite an ressourcen- und umweltschonenden Technologien zu bieten. Ziel ist es, gemeinsam die Stärken und das Know-how des deutschen Maschinen- und Anlagenbaus zu bündeln, um auf dem weltweiten Markt die Rolle als Technologieführer in Nachhaltigkeitsfragen zu besetzen und langfristig zu behaupten.

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Zur Homepage des Herstellers gelangen Sie hier.

Heftausgabe: Dezember 2013

Über den Autor

Walter Sonntag, Bereichsleiter Marketing/Dokumentation bei AZO
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