Metav 2008 Energieeffizienz in der Fertigung wird zum Wettbewerbsfaktor

Frankfurt am Main (si) – Deutscher Strom der teuerste in Europa. Der Preis für Mittelspannung wird sich bis 2010 8,80 Cent je kWh verdoppeln, prognostiziert der Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabiken (VDW). Für Metall verarbeitende Unternehmen steht eine bessere Ausbeute der eingesetzten Energie auf der Tagesordnung, wie der Verband am Montag mitteilt.

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Hauptstromfresser seien die Elektromotoren, stellt der Verband der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (VDE) in einer Studie fest. Die meiste Energie lasse sich bei Antrieben zwischen 1,1 und 37 kW sparen. Deren Herstellkosten steigen je Wirkungsgradklasse jedoch zwischen 10 und 20%, heißt es. Ohne finanzielle Anreize oder Gesetze werde sich hier wenig bewegen.

Die Werkzeugmaschinen als Herzstück jeder Fertigung seien unmittelbar betroffen, meint der VDW. Elektromotoren treiben hier Arbeitsspindeln und Vorschübe an, machen der Hydraulik Druck und bringen Kühlschmierstoff wie auch Späne in Bewegung. Strom macht nach Untersuchungen des Instituts für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen (PTW) an der TU Darmstadt bereits heute 21% der Jahresbetriebskosten der Maschinen aus.

Energieeffiziente Elektromotoren würden Werkzeugmaschinen teurer machen

Über zehn Jahre Nutzungszeit hinweg gehe für elektrische Energie ein Fünftel aller Lebenszykluskosten der Elektromotoren drauf. Würden wirkungsgradoptimierte Elektromotoren zum Standard, müssten Werkzeugmaschinen teurer werden. Die Anwender müssten dann längere Amortisationszeiträume kalkulieren.

Als weitere Stromschlucker hat Egon Müller, Professor für Fabrikplanung und -betrieb an der TU Chemnitz, die Standby-Schaltungen ausgemacht. Bis zu 30% des Gesamtstromverbrauchs einer Werkzeugmaschine kostet die gängige Praxis, rechnergestützte Steuerungen bei organisatorischem Stillstand nicht abzuschalten: „Die meisten Bediener lassen sie im Standby-Modus weiterlaufen.“ Nur Aufklärung durch die Hersteller könne hier helfen.

Viele Betriebe schätzten zudem den Gesamtverbrauch ihrer verketteten Werkzeugmaschinen falsch ein und legten die Versorgungsanlagen zu üppig aus. „Lieber eine Abstufung der installierten Leistung für jede einzelne Maschine vornehmen, statt immer auf maximal mögliche Leistungsaufnahme zu setzen“, mahnt Prof. Müller an. Damit könne auch die thermische Stabilität und die Bearbeitungsgenauigkeit sichergestellt werden.

Fehlende Transparenz beim Stromverbrauch bremst Energieeffizienz

Sich auf die allgemeine Verbesserung der Infrastrukturanlagen zu beschränken, hält Eberhard Abele allerdings für falsch. Zum einen verbrauche ein modernes, fünfachsiges Bearbeitungszentrum im Durchschnitt 44000 kWh pro Jahr, erläutert der Leiter des Darmstädter PTW-Instituts. Fallstudien hätten ergeben, dass bis zu 63% des Strombedarfs je Werkteil direkt bei der mechanischen Bearbeitung entstehen. Hiervon wieder würden rund drei Viertel auf Grundfunktionen der Werkzeugmaschinen verwendet. Woran es mithin hapere, sei die Transparenz.

„Der reale Energiebedarf der Maschinen ist selten bekannt“, sagt Abele laut VDW-Mitteilung. „Offensichtlich ist allein die Anschlussleistung.“ Soweit es um die Leistungsaufnahme der Maschinen geht, drängt er auf rechnergestütztes Energiemanagement. Bei hohem Grundverbrauch und geringer Auslastung lasse sich der Strombedarf so am ehesten senken.

Klar sei jedoch auch, dass die Parameter für Groß- und Kleinserienfertigung erheblich differierten: Machen Spanabhebung und Eilgänge bei großen Losen rund 38% der Laufzeit aus, sind es in der kleinteiligen Fertigung nur mehr 15%. Und verbringen die Fertigungsmittel in der Großserie bestenfalls 36% ihrer Zeit mit Warten, springt diese ‚Null-Auslastung’ in der Kleinserie auf 55%. Abeles Kernforderung: „Den Stromverbrauch durch konsequentes und angepasstes Ausschalten bei organisatorischem Stillstand senken.“

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