Im Rahmen des BEST-Programms der Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg untersuchten Experten des Münchner Steinbeis- Transferzentrums Energie- und Umweltverfahrenstechnik, Eco-Management ein mittelständisches Unternehmen der kunststoffverarbeitenden Industrie in Bezug auf seine Energieeinsparpotenziale. Das Ziel der umfassenden Analyse war, die Energieströme im Unternehmen transparent zu machen und Optimierungsmaßnahmen zur Verringerung der Energiekosten einzuleiten.
Darüber hinaus sollten die Arbeitsplatzbedingungen aufgrund der hohen Wärmebelastung und die Wettbewerbsfähigkeit durch Senkung der spezifischen Energiekosten je Tonne Produkt verbessert werden. Last but not least sollte durch das Vorhaben auch die Umweltbelastung reduziert werden.
Das mittelständische Unternehmen der kunststoffverarbeitenden Industrie stellt Filamente für die Bürsten- und technische Textilindustrie sowie für den Freizeitsport her. In der Produktion wird Polyamid und Polyethylenterephthalat durch Schmelzen und Extrudieren zu Filamenten verarbeitet. Diese werden danach in einem mehrstufigen Prozess gereckt. Durch thermische Behandlung wird dann das Gebrauchsverhalten der Filamente eingestellt. Die hierzu benötigte Energie wird zum größten Teil als elektrische Energie, aber auch als Dampfenergie mithilfe eines gasbeheizten Kessels bereitgestellt. Der Produktionsprozess ist energieintensiv und erzeugt aufgrund der geringen Prozesswirkungsgrade eine hohe Abwärmebelastung.
Zunächst unterzogen die Steinbeis-Mitarbeiter den Betrieb einer Grobanalyse nach VDI 4075. Diese ergab, dass die Produktion der Filamente den höchsten Energiebedarf aufweist und damit auch die höchsten Energiekosten verursacht. Im Rahmen einer Mikroanalyse wurden dann zwei repräsentative Produktionslinien detailliert aufgenommen und ausgewertet. Hierzu wurde einerseits der theoretische Energiebedarf anhand der spezifischen Parameter abgeschätzt. Parallel dazu wurden die einzelnen Produktionsstufen im Normalbetrieb in Bezug auf den Energiebedarf vermessen. Als Kennzahlen wurden der elektrische und fossile Energiebedarf absolut und pro kg verarbeitetes Rohmaterial festgelegt. Alle Werte wurden auf den Jahresverbrauch hochgerechnet und mit dem tatsächlichen Verbrauch des Unternehmens verglichen.
Die Energie- und Stoffstromanalyse ergab, dass der größte Teil der Energie von den Extrudern (36%) und von den Tunnelöfen (37%) zum Aufheizen der Filamente benötigt wurde. Der Energieanteil für die Kühlung ist ebenfalls nennenswert und beträgt 9% vom Strombedarf. Der Energiebedarf der Extruder kann durch Isolierung, der der Tunnelöfen durch Reduzierung der Schleusspalte und bessere Isolierung deutlich gesenkt werden. Die Kühlung erfolgt derzeit über einen Kühlturm und mehrere Kältekompressoren. Es wurden Kühlalternativen auf Basis Brunnenund Flusswasser untersucht.
Alle Optimierungsmaßnahmen zusammen ergeben ohne CO2-Handelserlöse ein Sparpotenzial von rund 320.000 Euro pro Jahr. Die Gesamtenergiekosten des Unternehmens mit etwa 12 Mio. kWh Strom und rund 5 Mio. kWh Erdgas belaufen sich bei heutigen Kosten auf 1,2 Mio. Euro pro Jahr. Der Energiebedarf und die damit verbundenen Kosten können durch relativ einfache Maßnahmen um 25% gesenkt werden. Dadurch werden die CO2–Emissionen um rund 2.500 t pro Jahr reduziert. Auf diese Weise werden nicht nur die Energiekosten erheblich verringert sondern auch die Umwelt deutlich entlastet.
Ein weiterer Nutzen des Projektes war, dass sich der Kommunikations- und Informationsfluss im Unternehmen dank der geschaffenen Transparenz deutlich verbessert hat und die Mitarbeiter des Unternehmens verstärkt für das Thema Energieeinsparung sensibilisiert und für die Umsetzung der Optimierungsmaßnahmen nachhaltig motiviert wurden.
Prof. Dipl.-Ing. Peter Kleine-Möllhoff
Steinbeis-Transferzentrum Energie- und Umweltverfahrenstechnik, Eco-Management
(München)
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