Eine Energie-Analyse setzt bei der konsequenten Untersuchung von zehn Bereichen der Fertigung an.

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Eine Analyse der Wärme- und Kältetechnik ist deshalb relevant, weil insbesondere Anlagen zur Erzeugung von Wärme und Kälte einen hohen Energie-Einsatz erfordern. Probleme entstehen dann, wenn diese Maschinen laufen, aber nicht durchgängig nötig sind. Ein technisch geprägter Ansatzpunkt zur Effizienzsteigerung im Bereich Wärme- und Kältetechnik ist es, Isolationsstudien mit Infrarotkameras durchzuführen. Dabei werden Undichtigkeiten oder Isolationsschwächen visuell dargestellt und im Nachgang von Fachfirmen oder den Anlagenherstellern nachgebessert.

Auch die Lüftung der Fabrik ist ein lohnender Ansatzpunkt. Bei einem Projekt mit einem Hersteller von Investitionsgütern aus dem Maschinenbau wurde beispielsweise eine lokale Schweißgas-Absaugung eingesetzt. Da diese Technologie recht neu installiert worden war, war der Energieverbrauch moderat. Gleichzeitig war die Absaugung aber so leise, dass die Mitarbeiter nicht unterscheiden konnten, ob sie lief oder nicht. Daher gab es Tage, an denen die Absaugung vollständig durchlief, ohne ein einziges Mal genutzt zu werden. Um derlei Verschwendung zu vermeiden, können optische Systeme Abhilfe schaffen, die den Betriebszustand der Lüftung zum Beispiel durch ein Ampelsystem anzeigen.

Ein wesentlicher Stellhebel zur Steigerung der Energie-Effizienz findet sich bei der Analyse von Prozessabläufen. Dieser ist auch deshalb so wichtig, weil viele, insbesondere technologisch orientierte Unternehmen, diesen Ansatzpunkt gänzlich ausblenden. Fatal: Ge­rade durch die Optimierung von Prozessabläufen lassen sich erhebliche Einsparungen realisieren, wie ein Projekt mit einem Hersteller von Boden- und Transportsystemen zeigt. In der zweiten Produktionsschicht des Tages waren hier nur etwa 15 % der Mitar­beiter vor Ort, der Energiebedarf sank aber gleichzeitig nur um 50 %. Die Analyse zeigte, dass die Mitarbeiter der ersten Schicht nach Beendigung ihrer Arbeit die gesamte Gebäude- und Maschinentechnik weiterlaufen ließen. Der Lösungsansatz bestand darin, Hallenabschaltpläne zu definieren und Arbeitsabläufe so umzuorganisieren, dass nicht genutzte Produktionsbereiche und Maschinen systematisch abgeschaltet werden konnten.

Schon kleinste Leckagen in Druckluftleitungen sorgen im Jahresverlauf für eine enorme Energie- und Geldverschwendung.

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Ähnliches gilt im Bereich der Fördertechnik; auch hier lassen sich in vielen Unternehmen Gestaltungsregeln für Energie-Effizienz einführen. Transportbänder beispielsweise laufen vielfach während der gesamten Produktionszeit, auch wenn keine Produkte zu bewegen sind. Hier lässt sich der Energie-Einsatz durch den Einbau entsprechender Sensoren mit relativ geringem Aufwand signifikant senken.

Weitere Ansatzpunkte ergeben sich durch den verstärkten Einsatz energie­effizienter Antriebe, etwa im Bereich Antriebs- und Pumpentechnik. Bei Antrieben und Pumpen entstehen mehr als 90 % der Kosten während ihrer Nutzung, nur 10 % entfallen auf die Ge­räte-Anschaffung. Damit ist ein Punkt getroffen, der für die Erhöhung der Energie-Effizienz besondere Relevanz besitzt: Ausgangspunkt ist eine Analyse der Laufzeitanforderungen und Wirkungsgrade der Antriebe. Der Wirkungsgrad gibt dabei das Verhältnis der eingesetzten zur ausgebrachten Energie an. Alte Antriebe bieten oft nur einen Wirkungsgrad von 70 bis 75 % – bei besonders alten Antrieben ist er teilweise überhaupt nicht angegeben. Als Resultat müssen die Antriebe der schlechtesten Energie-Effizienzklasse EFF 3 respektive IE 1 zugeordnet werden. Moderne Nachfolgebaureihen aus dem Bereich der Hochwirkungsgrad-Antriebe kommen auf Wirkungsgrade von 85 % oder mehr. Ergo lassen sich im Lebenszyklus – ohne eine technische Veränderung – allein 10 % der Energie sparen. Eine Investition in einen neuen Antrieb rechnet sich damit einzig aus energetischer Sicht bereits nach kurzer Zeit.

Weitere Möglichkeiten zur Senkung des Energieverbrauchs ergeben sich bei der Gebäudesubstanz.Industriebauten weisen in der Regel eine Nutzungsdauer von 30 bis 50 Jahren auf. Entsprechend hoch ist das Potenzial einer energetischen Modernisierung gerade bei älteren Gebäuden. Insbesondere im Bereich der Gebäudehülle lassen sich über Wärmedämmungsmaßnahmen signifikante Einsparungen realisieren. In der Praxis erweisen sich jedoch vielfach die mit der Sanierung eines Gebäudes verbundenen hohen Investitionskosten sowie langen Amortisationszeiten als problematisch.

Als letzter Analysepunkt ist die Dampf-Erzeugung zu nennen. Dampf lässt sich in der Produktion beispielsweise für die Erzeugung eines feuchtwarmen Produktions­klimas oder für Reinigungszwecke einsetzen. Ein Ansatzpunkt für die Steigerung der Energie-Effizienz ist zunächst in der regelmäßigen Wartung von Dampfkessel und -leitungen zu sehen. Leckagen an Dampfleitungen sind – wie auch bei den Druckluftleitungen – mit hohen Kosten verbunden. Zudem sollten sich Wärmetauscher entweder direkt an der Erzeugung oder an den Verbrauchern befinden, um die Wärme des erzeugten Dampfes zu nutzen. Ein relevanter Ansatzpunkt bei einem Projekt mit einem Hersteller von Tiefziehteilen war es, statt mehrerer dezentral aufgestellter Dampf-Erzeuger auf eine zentrale Dampf-Erzeugung umzuschwenken. Dies barg zwei Vorteile: Zum einen hatte die zentrale Dampf-Erzeugung einen insgesamt geringeren Energiebedarf als die verteilt aufgestellten Kleindampf-Erzeuger; zum anderen war es durch die Zusammenfassung möglich, eine konstantere Auslastung des Dampf-Erzeugers sicherzustellen und damit Bedarfsspitzen bei Strom und Gas abzufangen. 

Autoren: Dr. Tobias Heinen ist Partner des Beratungshauses Grean mit Beratungsschwerpunkt im Ressourcenmanagement in der Produktion, Dr. Serjosha Wulf ist Geschäftsführer der Firma Grean in Hannover.