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19.11.2017

Umwelttechnik

Umwelttechnik: 03.11.2017

Mit System

Energieverbraucher in Lackieranlagen systematisch identifizieren und somit die energiebezogenen Leistungen kontinuierlich verbessern

Das systematische Energiemanagement hat sich zu einer wirksamen Methode entwickelt, den spezifischen Energieverbrauch und damit die Energiekosten zu senken. Demzufolge muss Energieeffizienz als ein wesentlicher wirtschaftlicher Erfolgsfaktor betrachtet werden.

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Druckluft-Leckageanteile in den verschiedenen Branchen. Grafik: Fraunhofer IPA

Bereits zu Beginn der 2000er-Jahre wurde das Thema Energiemanagement im Rahmen der europäischen Normung aufgenommen und ist seit Juni 2011 in der ISO 50001:2011 manifestiert. Die vorliegende deutsche Fassung der DIN EN ISO 50001 trägt den Titel "Energiemanagementsysteme – Anforderungen mit Anleitung zur Anwendung". Was genau Energiemanagement (EnM) bedeutet, ist gemäß VDI 4602 definiert als "…die vorausschauende Koordinierung von Beschaffung, Wandlung, Verteilung und Nutzung von Energie zur Deckung der Anforderungen unter Berücksichtigung ökologischer und ökonomischer Zielsetzungen." Ein Energiemanagementsystem (EnMS) stellt Ressourcen zur Verfügung, um die  Energieeffizienz über alle Prozesse zu etablieren und bei allen Mitarbeitern fest zu verankern. Die Bandbreite der Maßnahmen reicht vom Einsatz bzw. dem Austausch von Komponenten (z.B. Ventilatoren), effizientere (z.B. vorausschauende) Instandhaltung bis hin zu verändertem Verhalten jedes einzelnen Mitarbeiters. Der Nutzwert eines EnMS geht über monetären Ansätze hinaus. Weitere Anreize sind z.B.:

  • Effizienterer Einsatz von Energie durch verbesserte Nutzung von Primärenergie
  • Transparenz energetischer Abläufe zur spezifischen Beschaffung und Steuerung von Anlagen
  • Steigerung der Prozess-Sicherheit durch kontinuierliche Prozessoptimierung
  • Reduzierung von Ausfallraten durch verbesserte Standzeiten
  • Steigerung der Versorgungssicherheit von Verschleiß- und Ersatzteilen
  • Positiver Einfluss auf den Klimawandel (CO2-Emissionen) und dadurch Imagegewinn als energieeffizientes Unternehmen.

Für Nicht-KMU besteht statt der Einführung eines EnMS die Möglichkeit, ein Energieaudit nach DIN EN 16247-1 durchzuführen. Diese beinhaltet die "systematische Inspektion und Analyse des Energieeinsatzes und Energieverbrauchs einer Anlage, mit dem Ziel, Energieflüsse und das Potenzial für Energieeffizienzverbesserungen zu identifizieren."

HINTERGRUND
Nach dem Energiedienstleistungsgesetz (EDL-G), mit dem die EU-Richtlinie 2012/27/EU in deutsches Recht umgesetzt wurde, sind alle Nicht-KMU dazu verpflichtet, regelmäßig (alle vier Jahre) ein Energieaudit nach DIN EN 16247-1 durchzuführen. Alternativ kann ein EnMS nach ISO 50001 (oder ein Umweltaudit nach EMAS) eingeführt werden. In der Regel lassen sich Einführung und Umsetzung der DIN EN ISO  50001 in folgenden drei Phasen planen, die in sich abgeschlossen sind:
  • Erfassung des IST-Zustands mit Ableitung erster Optimierungsmaßnahmen
  • Einführung ergänzender oder neuer Regelungen zur Steuerung der Organisation
  • Umsetzung kontinuierlicher Verbesserungsmaßnahmen nach dem PDCA-­Zyklus (Plan-Do-Check-Act).

Energieträger Druckluft

Eine in der Lackiertechnik vielfach verwendete Energieform ist z.B. die Druckluft. Eine im Jahr 2001 veröffentlichte EU-Studie kam zu dem Ergebnis, dass bei der Druckluftversorgung Energieeinsparpotenziale von rund 33% vorhanden sind. Es stellte sich heraus, dass Leckagen die große Schwachstelle aller Druckluftanlagen darstellt. Grundsätzlich lassen sich Leckageverluste mit folgenden Faustregeln zusammenfassen:

  1. Der Leckagevolumenstrom ist proportional zum Betriebsdruck
  2. Der Leckagevolumenstrom steigt quadratisch zum Lochdurchmesser

Ein reduzierter Betriebsdruck ermöglicht weitere Einsparpotenziale, wie z.B.:

  • Steigerung der Standzeit von Kompressoren
  • Reduzierung der Antriebsleistung von Kompressoren (bis zu 8% pro 1 bar)
  • Reduzierung von Leerlaufzeiten von Kompressoren
  • Anpassung der Druckluftqualität an die Erfordernisse (vgl. ISO 8573-1)
  • Wärmerückgewinnung

Bei genauer Betrachtung greifen Optimierungsansätze vornehmlich im Bereich des Stromverbrauchs. In der Folge lassen sich konkrete Maßnahmen abgeleiten, wie z.B. Lecka­gebeseitigung, der Einsatz drehzahlgeregelter Kompressoren und elektronischer Kondensatableiter. Die Einführung eines EnMS kann staatlich gefördert werden. So stellen z.B. das Bundesamt für Ausfuhrkontrolle (BAFA) sowie die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) Fördergelder bereit. Das Fraunhofer IPA unterstützt  hierbei seit über 40 Jahren die industrielle Lackiertechnik methodisch sowie mit einem umfangreichen Messinstrumentarium.

Zum Netzwerken:
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Stuttgart, Dr. Michael Hilt, Tel. + 49 711 970-3820, michael.hilt@ipa.fraunhofer.de, Dirk Michels, Tel. +49 711 970-3733, dirk.michels@ipa.fraunhofer.de, www.ipa.fraunhofer.de/beschichtung

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