Energieeffizienz Damit die Energie nicht verpufft

Technische Maßnahmen zur Reduzierung des Energieverbrauchs sind lohnend. In ökologischer Hinsicht galt das schon immer, doch durch die stetig steigenden Energiepreise werden sie zunehmend auch wirtschaftlich attraktiv. Raumheizung, Prozesswärme und Beleuchtung sind drei von vielen Bereichen mit zum Teil beträchtlichem Einsparpotenzial.

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Aufgrund der umfangreichen Wärmeprozesse bestehen in Lackier- und Pulverbeschichtungsanlagen interessante Möglichkeiten zur Reduzierung des Energieverbrauchs durch Wärmerückgewinnung. Zum Einsatz kommen jeweils verschiedene Arten von Wärmetauschern. Für Dampf- oder Heißwassererzeuger, Öfen, Trockner oder Gasturbinen, die prozessbedingt mit hohen Abgastemperaturen betrieben werden und hohe Laufzeiten aufweisen, bietet sich die Abgaswärme-Rückgewinnung an.

Abgaswärmetauscher (Economizer) entziehen den Abgasen die Wärme durch Erhitzung von Wasser oder Luft und können sie sie dem Prozess direkt wieder zuführen. Diese Art der Wärmerückgewinnung kann zur Vorwärmung der Verbrennungsluft, zur Brauchwassererwärmung oder zur Wärmeeinspeisung in den Heizungsrücklauf genutzt werden.

Auch in Verbindung mit Lüftungsanlagen (RLT-Anlagen) ist eine teilweise Nutzung der mit der Abluft ausgetragenen Wärmeenergie möglich. Bei einer RLT-Anlage wird mit der Fortluft eine große Wärmemenge aus der Produktionshalle abgezogen.

Zum einen kann die Abwärme der Außen- beziehungsweise Zuluft zugeführt werden und kalte Frischluft erwärmen (in der Heizperiode), sodass sich der Wärmebedarf von Lüftungs- und Klimaanlagen erheblich vermindert. Noch effizienter ist dabei auch die ganzjährig mögliche Vorwärmung von Vorbehandlungsbecken oder Verbrennungsluft.

Wärmerückgewinnung in der Drucklufttechnik

Eine dritte Variante ist die Wärmerückgewinnung bei Drucklufterzeugern. Schraubenkompressoren bieten optimale Voraussetzungen. Bei ölgeschmierten Schraubenverdichtern fallen fast 100% der effektiven Kompressorenleistung als Abwärme an, davon etwa 72% durch den Ölkühler.

Auch diese Abwärme kann in das Heizsystem eingespeist oder für die Bereitung von Gebrauchswasser genutzt werden. Das Öl wird über einen Wärmetauscher geführt, der das Heizungswasser bis auf 70 °C erwärmen kann. Im Gegensatz dazu ist eine Nutzung zur Erwärmung von Brauchwasser (auf etwa 55 °C) das ganze Jahr über möglich.

Einem Baumaschinenhersteller in Rheinland-Pfalz konnte bei Einbau solcher Wärmerückgewinnungssysteme in seiner neu projektierten Pulverbeschichtungsanlage ein jährliches Einsparpotenzial von fast 32 000 Euro aufgezeigt werden, und dies bei einer Amortisationsdauer von unter fünf Jahren.

Oft wenig Energieeffizienz bei Heizung von Produktionshallen

Viel Energie wird bei der Heizung von Produktionshallen vergeudet. Sie sind oft schlecht wärmegedämmt, doch eine nachträgliche Isolierung lohnt sich unter wirtschaftlichen Aspekten meist nur, wenn ohnehin eine Dach- oder Fassaden-Sanierung ansteht.

Kurzfristiger kann der Ersatz der bisherigen Warmluftheizung durch eine Strahlungsheizung helfen. Letztere hat erhebliche Vorteile: Abgesehen davon, dass die Aufwirbelung staubhaltiger Luft mit negativen Folgen für Mensch und Maschinen entfällt, kommt es zu deutlichen Einsparungen beim Brennstoff: Aufgrund des hohen Anteils an Wärmestrahlung kann die Lufttemperatur um 2 bis 3 °C niedriger gehalten werden.

Zudem können einzelne Hallenbereiche oder Arbeitsplätze gezielt erwärmt werden. Auch müssen keine Luftmengen umgewälzt werden und es genügen wesentlich kürzere Aufheizzeiten.

Strahlungsheizungen mit Keramikstrahlern oder Brennern arbeiten energieeffizient

Das Prinzip der Strahlungsheizung: Wärmestrahlen werden von den Flächen, auf die sie treffen (Böden, Wände, Maschinen, Personen), absorbiert und in Wärme umgewandelt. Unterschieden wird zwischen Keramikstrahlern (Hellstrahlern) und Dunkelstrahlern. Bei Hellstrahlern bringt eine Gasflamme einen Keramikeinsatz zum Glühen, wodurch die Strahlungswirkung erreicht wird. Bei Dunkelstrahlern sind Brenner vorhanden, die mit gasförmigen oder flüssigen Brennstoffen betrieben werden.

Die Metallgießerei Schüle in Sersheim (Baden-Württemberg) hat sich für Hellstrahler entschieden. Die bisherige Umluftheizung der 3 000 m2 großen Werkshallen verbrauchte enorm viel Öl bei relativ geringer Effizienz. „An der Hallendecke war die Luft wärmer als an den Arbeitsplätzen“, sagt der technische Geschäftsführer der Gießerei, Alexander Schüle.

Bei einem Wärmebedarf von 314 kW halbiert sich beim Einsatz der Strahlungsheizung der Verbrauch an Heizenergie auf nunmehr rund 200 000 kWh im Jahr. Die Aufheizzeit ist nur noch halb so lang, der Wirkungsgrad der Heizung um ein Drittel größer.

„Wir haben die Hellstrahler eine Heizperiode lang in einer Halle ausprobiert und danach auch die drei anderen Hallen bestückt“, so Schüle. Die Investitionskosten in Höhe von rund 20 000 Euro haben sich in weniger als drei Jahren amortisiert.

Hallenbeleuchtung bietet Energieeinspar-Potenzial

Der Anteil der Beleuchtung am Gesamtstromverbrauch liegt üblicherweise zwar bei unter 10%. Doch sind gut und günstig beleuchtete Arbeitsplätze für alle Unternehmen ein Thema. Anders als bei Produktionsmaschinen sind Eingriffe im Beleuchtungsbereich technisch eher unproblematisch.

Es gibt viele Möglichkeiten der Umrüstung, um die Wirkungsgrade moderner Anlagen zu erzielen. Ein solches Aufpeppen ist einer Kompletterneuerung in der Regel vorzuziehen, denn letztere rentiert sich meist erst nach fünf bis zehn Jahren.

So kann bei vielen Anlagen die Lampenanzahl erheblich verringert werden, indem Dreibandenleuchtstofflampen in Kombination mit Nachrüstreflektoren eingesetzt werden. Diese Lampenart hat gegenüber der Standardleuchtstoffröhre einen bis zu 30% höheren Lichtstrom, der Reflektor lenkt das Licht gezielt auf den Arbeitsplatz und nicht an die Decke der Halle.

Zahl der Lampen lässt sich zum Stromsparen halbieren

Wenn die Rahmenbedingungen passen, lässt sich eine Halbierung der Lampenanzahl ohne Helligkeitsverlust erzielen, der Stromverbrauch vermindert sich um 50%. Bei Gebäudeteilen mit hohem Außenlichteinfall bietet sich außerdem der Einsatz einer tageslichtabhängigen Steuerung an: Je nach Witterung kann der Kunstlichtanteil reduziert werden.

Die Gerd Bär GmbH produziert in Heilbronn auf 27 000 m2 Werksfläche Hubladebühnen für Nutzfahrzeuge (Marke Cargolift). Sie ließ ihre Beleuchtung generalüberholen und dabei mit Hochleistungsreflektoren, Dreibandenleuchtstofflampen, einer tageslichtabhängigen Regelung sowie mit besonders lichtstarken Halogen-Metalldampf-Lampen ausstatten.

Als Vorteile ergaben sich 30% mehr Licht, eine jährliche Einsparung von 10 000 Euro und 57 t weniger CO2-Ausstoß, was bei Öko-Zertifizierungen als positiver Faktor ins Gewicht fällt.

Eine gute Basis für die Energieoptimierung auch in anderen als den genannten Bereichen kann ein Energie-Datenmanagement-System liefern. Es sammelt Verbrauchsdaten von jedem gewünschten Zähler – ob Strom, Gas, Wasser, Dampf oder Druckluft – und stellt sie passwortgeschützt über das Internet zur Verfügung. Auch einzelne Produktionsstraßen oder Maschinen können erfasst und Einsparpotenziale gezielt aufgespürt werden.

Damit können jederzeit Informationen über die aktuellen Energiedaten abgerufen werden. Solche Systeme werden auch von Unternehmen des Maschinenbaus zunehmend genutzt und zeigen Einsparpotenzial auf, weil sie den Energieverbrauch transparent machen.

Dipl.-Ing. (FH) Thomas Parth ist Abteilungsleiter bei BFE Institut für Energie und Umwelt GmbH in 69242 Mühlhausen.

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