Projekt Hilti

Hilti bremst Energiekosten aus

Neues Energiekonzept – die Produktion ganzheitlich betrachtet
Was hier komplex aussieht, folgt einer einfachen Logik: Energieeinsparungen aus einem ganzheitlichen Konzept mit geringen Laufzeiten für Kältemaschinen, Nutzung der Umgebungsluft für kostengünstige Kühlung und Mehrfachnutzung eingebrachter Energie.
Neben effizienten Handwerkszeugen für den Bauprofi stellt Hilti die Effizienz der eigenen Produktion in den Mittelpunkt. Mit besonders energiesparenden Anlagen will man der Energiepreisentwicklung offensiv begegnen und sich damit für die Zukunft rüsten.

Die Hilti Gruppe mit Stammsitz in Liechtenstein, beliefert die Bauindustrie weltweit mit technologisch anspruchsvollen Maschinen, Systemen und Dienstleistungen. Neben Innovationen bei den Produkten setzt das Unternehmen auf eine moderne, wettbewerbsfähige Fertigung. Ein Baustein darin ist die Energiesparpolitik. Zudem soll der verantwortungsvolle Umgang mit Primärenergie auch einen Beitrag zum aktiven Umweltschutz leisten. Aktuell wurde bei der Hilti Kunststofftechnik in Nersingen, wo Befestigungselemente sowie Gerätekomponenten hergestellt werden, die Kühlenergieversorgung mit dem auf Energiesparkonzepte spezialisierten Unternehmen Oni auf den neuesten Stand gebracht.

Im Hilti-Werk Nersingen ist die Produktion in zwei Bereiche aufgeteilt und wird über zwei getrennte Netze mit Kühlwasser angefahren. Die Spritzgießmaschinen versorgt ein klassisches Zweikreis-Kühlsystem: Für die Formenkühlung wird ganzjährig eine Kühlwassertemperatur von 12 Grad Celsius bereitgestellt und für die Hydraulikölkühlung reicht, bedingt durch die gewählte Wärmeaustauschergeometrie, eine Kühlwasser-Vorlauftemperatur von 33 Grad Celsius aus. Zusätzlich zu den Produktionsmaschinen versorgt die Kühlanlage verschiedene Bereiche in der Haustechnik. Der Systemaufbau als Zweikreis-Kühlsystem und die gewählten Temperaturen in den Netzkreisen stellen sicher, dass gleich in beiden Bereichen der Kühlenergieerzeugung effiziente Energiekonzepte realisierbar sind.
Üblicherweise temperieren Kältemaschinen das Wasser für die Formenkühlung und den Haustechnikbereich. Um diese energieintensive Form der Kühlung so wirtschaftlich wie möglich zu gestalten, hat man sich für den Einsatz von besonders energieeffizienten, wassergekühlten Kältemaschinen entschieden. Da man aber auch in diesem Bereich, nach einem energetisch optimierten Kältemaschinenbetrieb, weitere Energie-Sparpotenziale nutzen wollte, wurde für die Übergangs- und Wintermonate eine Energiesparschaltung zur Entlastung der Kältemaschinen vorgesehen.

Anzeige

Ein weiterer Bereich, der sich ideal für den Einsatz von Energiesparmaßnahmen eignet, ist die Maschinenkühlung. Hier lässt sich die eingesetzte Energie in den Übergangs- und Wintermonaten durch Verwendung einer Wärmerückgewinnung gleich mehrfach nutzen.

Für die Kühlung der Spritzgießformen wird ganzjährig Kühlwasser mit einer Vorlauftemperatur von etwa 12 Grad Celsius bei hoher Versorgungssicherheit benötigt. Der ganzjährige Der ganzjährige Einsatz elektrisch angetriebener Kältemaschinen führt zu erheblichen Kostenbelastungen aufgrund des hohen Stromverbrauchs. Zudem übertreffen die Betriebskosten für ein Kühlsystem die Anschaffungskosten der Anlage über die Nutzungsdauer um ein Vielfaches. Berücksichtigt man dazu selbst einen nur moderaten Preisanstieg für Primärenergie, wird der Energiekostenanteil an den Gesamtkosten zu einem erheblichen und ernstzunehmenden Faktor. Um diesem Problem langfristig sinnvoll zu begegnen, haben die Projektverantwortlichen bei Hilti das Ziel der energieeffizienten Kühlwassererzeugung vorgegeben. Aus diesem Grund fiel die Entscheidung für eine Systemlösung, die auf den energieintensiven Einsatz der Kältemaschinen über weitere Strecken des Jahres verzichtet.

Winterentlastung reduziert Kältemaschinenbetrieb

Zur Erzeugung des Kühlwassers für die Formen der Spritzgießmaschinen in Nersingen wurden daher besonders energieeffiziente, wassergekühlte Kältemaschinen mit hohem Wirkungsgrad vorgesehen. Die Kühlwasserversorgung der Kältemaschinenverflüssiger übernimmt ein geschlossenes Rückkühlsystem, das als Verbundlösung auch die Kühlwasserversorgung für die Maschinenkühlung abdeckt.

Obwohl die energetische Situation des Kältemaschinenbetriebs mit dieser Ausführung bereits optimiert wurde, wollte man den verbleibenden Energieaufwand mit zusätzlichen Maßnahmen weiter reduzieren. Es sollte sichergestellt werden, dass sich der Kältemaschinenbetrieb weitegehend auf die Sommermonate und einen kurzen Zeitraum in der Übergangszeit beschränkt. Das Kältemaschinensystem für den Werkzeugkreis wurde dazu mit einer sogenannten Oni-Winterentlastung ausgerüstet. Die übernimmt in der Übergangs- und Winterzeit anstelle der Kältemaschinen die Kühlwasserversorgung des Formenkühlkreises. Bei dieser Technik nutzt man die kostenlose Umgebungsluft als Kühlmedium. Sobald sich mit der Außenluft die geforderte Kühlwassertemperatur bereitstellen lässt, werden die Kältemaschinen abgestellt – und verbrauchen keinen Strom mehr. Der elektrische Energieaufwand für die Winterentlastung reduziert sich dabei auf einen Wert von etwa 2 bis 3 Prozent einer Kältemaschine. Da über rund zwei Drittel der Betriebszeit auf den Einsatz von Kältemaschinen verzichtet werden kann, wird ein entsprechend hoher Anteil an Energie – und damit Geld – eingespart.

Das dazugehörige Energiemanagement übernimmt ein dynamisches Regelsystem mit verbrauchsoptimierender Systemsoftware. Die soll jederzeit sicherstellen, dass die Kälteerzeugung mit dem geringstmöglichen Energieaufwand läuft. Darüber hinaus sorgt sie dafür, dass die Winterentlastung möglichst lange aktiv bleibt, weil jede Stunde, in der die Kältemaschine abgeschaltet bleibt, für den Betreiber bares Geld wert ist.

Maschinenabwärme ersetzt Heizöl und Ergas

Kunststoffverarbeitung ist von Haus aus überaus energieintensiv. Umso sinnvoller ist es zwingend notwendige Energiemengen mehrfach zu nutzen. Diesen Ansatz bietet die Kühlenergieversorgung der Spritzgießmaschinen bei Hilti in Nersingen. Die Wärmeaustauschergeometrie der Ölkühler in den Spritzgießmaschinen ermöglicht eine Spreizung der Kühlwassertemperatur von 33 bis 38 Grad Celsius. Diese, gegenüber einer Normalspreizung von 30 bis 35 Grad Celsius, erhöhte Systemtemperaturpaarung bringt mehrere Vorteile: Zum einen wird die Kühlwasserversorgung der Maschinen auch bei höchsten Sommertemperaturen ohne Spitzenkühlung über Sekundärsysteme auskommen. Darüber hinaus liefert der Kühlwasserrücklauf mit einer Temperatur von 38 Grad Celsius Abwärme aus den Maschinen, die sich über ein Wärmerückgewinnungssystem gut für Heizzwecke nutzen lässt. Im konkreten Fall wird die Abwärme mit einer Leistung von etwa 1400 Kilowatt für mehrere Einsatzbereiche genutzt. Dazu gehören Fußbodenheiz- und Lüftungs- beziehungsweise Luftheizsysteme für Büro- und Sozialräume, Logistikzentrum und Formenbau. Dadurch wird Abwärme, die bisher teuer rückgekühlt werden musste, zu wertvoller Heizenergie, die Erdgas oder Heizöl ersetzt. Die Heizkosten sinken um bis zu 95 Prozent.

Diese Niedertemperaturtechnik wartet zudem mit einem besonderen Vorteil in Bezug auf die Wärmeverteilung im Raum auf. Heizwärme, die von konventionellen Heizsystemen abgegeben wird, wandert naturbedingt auf dem kürzesten Weg an die Raum- oder Hallendecke, wo man sie im Normalfall nicht haben will. Heizwärme auf Niedertemperaturbasis vermischt sich sehr viel schneller mit kühlerer Raumluft, so dass letztlich die Heizwärme dorthin gelangt, wo man sie wirklich braucht.

Ökonomie und Ökologie profitieren vom Multieffekt

In kaum einem anderen Bereich wirkt sich die Umsetzung einer Energiesparmaßnahme so stark aus, wie in der Kühlwasserversorgung. Die richtige Wahl der Systemtechnik und der Temperaturspreizung sorgt bereits im Ansatz für niedrige Kosten in der primären Kühlwassererzeugung. Durch Einsatz einer Wärmerückgewinnung werden die Heizkosten massiv gesenkt, weil kostenlose Abwärme teure Primärenergieträger wie Heizöl oder Erdgas ersetzt. Die Wärmerückgewinnung sorgt gleichzeitig dafür, dass in der Zeit der Abwärmenutzung eine separate Rückkühlung des Kühlwassers entfällt. In gleichem Zuge entfallen natürlich die Kosten an dieser Stelle. Durch Einsatz besonders energieeffizienter Kältemaschinen und einer angelagerten Winterentlastung wird der Stromeinsatz für die Kaltwasserversorgung der Formkühlung gesenkt. In Summe führt die konsequente Umsetzung der von Hilti definierten Forderungen aber nicht nur dazu, dass der Energiekostenanteil reduziert wird. Hilti setzt mit diesem Energiekonzept gleichzeitig Maßstäbe im Hinblick auf einen aktiven Umweltschutz. Ökonomie und Ökologie profitieren daher gerade in der Kunststoffverarbeitenden Industrie in idealer Weise vom Einsatz energiesparender Maßnahmen.

Anzeige

Das könnte Sie auch interessieren

Anzeige
Anzeige