Energieeffizienz bei Lackierprozessen

Wissenschaftliche Un­tersuchungen und Praxiserfahrungen zeigen eindeutig, dass es für Unternehmen vorteilhaft ist, koordinierte Maßnahmen zur Verbesserung der Energieeffizienz im Rahmen eines systematischen Energiemanagements durchzuführen. Selbst kleinere und mittlere Lackierbetriebe können mit Hilfe von Optimierungsmaßnahmen E­nergiekosten im Bereich von 25% bis 50% gegenüber dem IST-Zustand einsparen.

Schematische Darstellung der Energieflüsse in einer Lackiererei. Grafik: Fraunhofer IPA
Schematische Darstellung der Energieflüsse in einer Lackiererei. Grafik: Fraunhofer IPA -

Die erfolgreiche Einführung eines Energiemanagementsystems (genormt durch die DIN EN ISO 50001) erfordert eine hohe Disziplin aller Ebenen und Funktionen des Unternehmens, d.h. vom Top-Management bis zum Anlagenführer. Dazu muss neben der Erfassung der IST-Situation (sowie abgeleiteten Optimierungsmaßnahmen) eine verbindliche Energiepolitik festgelegt und aufrechterhalten werden. Analog zum Qualitäts- und Umweltmanager ist somit ein mit den erforderlichen Kompetenzen und finanziellen Mitteln ausgestatteter Energiemanager zu benennen, der sich um die konsequente Umsetzung der Energiepolitik mit dem Ziel einer kontinuierlichen Verbesserung der Energieeffizienz kümmert und die fortlaufenden Verbesserungsmaßnahmen nachhaltig umsetzt.

Lackierung im Fokus

Die Lackierung zählt in der Regel zu den besonders energieintensiven Produktionsprozessen. Zur Beheizung und Befeuchtung der Zuluft für eine Spritzlackierkabine ist pro m2 durchströmter Kabinenfläche bei 2-Schichtbetrieb eine jährliche Wärmeenergie von über 30.000 kWh erforderlich. Dies entspricht dem Heizenergiebedarf von mehreren Einfami­lienhäusern pro Jahr. Beim Vorbehandlungsprozess und den anschließenden Lackier- und Trocknungsprozessen werden die Werkstücke mehrfach aufgeheizt und abgekühlt. Bereits in kleineren Lackieranlagen ist dazu ein Heizenergiebedarf im Bereich von 1000 MWh/a erforderlich. Die in den Prozessen entstehende Abwärme geht dabei im Allgemeinen ungenutzt verloren (Grafik). Angesichts steigender Energiepreise und der notwendigen Reduzierung der Treibhausgasemissionen rückt sowohl für  Betreiber als auch für Hersteller von Lackieranlagen das Thema Energieeffizienz stärker in den Fokus. In Lackierbetrieben ist (wie in den meisten Produktionsbereichen) der Energieverbrauch der einzelnen Anlagenkomponenten  in der Regel nicht bekannt bzw. erscheint im Betriebsabrechnungsbogen nur anteilig als Umlage. Energiesparmaßnahmen werden heute meist als Einzellösungen realisiert, ohne dass ein systematischer Ansatz zur Überwachung und Analyse des Energieverbrauchs sowie daraus resultierende Verbesserungsmaßnahmen in der Produktion vorhanden ist.

Energiemanagement

Bereits vor rund zehn Jahren hat die VDMA Fachabteilung Oberflächentechnik in Zusammenarbeit mit Experten aus der Industrie, des Berufsgenossenschaftlichen Fachausschusses Metall Oberflächenbehandlung und dem Fraunhofer IPA das VDMA-Einheitsblatt 24378_2010 zur „Prognose des Energieverbrauchs von Lackier­anlagen“ erarbeitet. Dieses stellt  einen wichtigen Baustein zur Betrachtung des Energiemanagements bei Beschaffungsmaßnahmen dar. In diesem Einheitsblatt wird eine einheitliche und anlagenspezifische Berechnungshilfe für die Prognose des Energieverbrauchs beschrieben, die sowohl die Interessen von Anlagenanbietern als auch von Anlagenbetreibern berücksichtigt. Dieses Instrument soll nicht zuletzt dazu führen, dass solche Verkaufsverhandlungen der Vergangenheit angehören, in denen lediglich Anschaffungspreise verglichen und die Einflussfaktoren hinsichtlich der Energieeffizienz nicht im Detail berücksichtigt werden. Auf dieser Basis können die Lackieranlagenhersteller ihre energieoptimierten Anlagenkonzepte anbieten und mit dem im VDMA-Einheitsblatt beschriebenen Mo­dell eine detaillierte und vergleichbare Prognose des Ener­gie­verbrauchs zusammenstellen. Je detaillierter der La­ckieranlagenbetreiber seine Anforderungen an den energieverbrauchsrelevanten Be­trieb in der Ausschreibung definiert – unter anderem hin­sichtlich des Anteils einzelner Betriebs­zustände an der Gesamtbetriebszeit (z.B. Referenz­betrieb / Teillast / Voll­last / Standby) – desto genauer ist die Prognose über die Energiekosten der Anlagenin­vestition. Gerade bei anstehenden Investitionen in eine neue La­ckiertechnik sollte man sich mit den verfügbaren In­stru­men­ten des Energiemanagements vertraut machen. Bei Lackieranlagen werden ebenso zukünftige Investitionsentscheidungen von objektiven und nachprüfbaren Kennzahlen zur Energieeffizienz geprägt sein.

Zum Netzwerken:

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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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