Einfach Energie sparen

Klare Sicht im Kühlwasser

Immer wieder überraschend, aber es gibt Sie noch – Energiesparpotentiale in der Kunststoffverarbeitung. Sie zu heben sei oft verblüffend einfach und ausgesprochen lukrativ, verspricht das Unternehmen Oni. Es brauche dafür jedoch das eine oder andere Mal eine unkonventionelle Herangehensweise und ein gesundes Querdenken. Die Ergebnisse werden auf der Fakuma präsentiert.

Verschmutztes Kühlwasser beeinträchtigt die Energieeffizienz und Verfahrensqualität und sorgt für deutlich steigende Wartungskosten. Sauberes Kühlwasser ist auch ohne Chemikalieneinsatz erzielbar. © Oni

Beispielsweise im Bereich Kühlwasserversorgung. Die Wasserqualität in Kühlkreisläufen hat entscheidenden Einfluss auf Energieeffizienz, Betriebs- und Prozesssicherheit sowie die Betriebs- und Wartungskosten von Produktionsanlagen, Systemkreisläufen und deren Komponenten. In der „Kunststoff-Öffentlichkeit“ ist das Thema jedoch eher ein Nebenschauplatz. Effizientere, kostensparende und qualitätsgerechte Produktion werden eher mit der Werkzeug- und Prozesstechnik verbunden. Schenkt man jedoch der Wasserqualität mehr Aufmerksamkeit, bekommt man ein Ergebnis, das allein durch Einsatz von Top-Werkzeug und -Maschinentechnik nicht erreichen werden kann.

Eine relativ große Zahl von Betrieben hat wegen schlechter Kühlwasserqualität mit hohen Betriebs- und Wartungskosten und in Einzelfällen mit Produktionsausfällen zu kämpfen. Der Belastung des Kühlwassers durch Bakterien, Viren, Algen und Pilze versucht man üblicherweise durch die Zudosierung von Chemikalien wie Bioziden Herr zu werden. Abgesehen von der problematischen Handhabung, entstehen durch den Kauf solcher Chemikalien, erforderliche Sicherungsmaßnahmen und Personaleinsatz erhebliche Kosten. Ein nachhaltiger Erfolg stellt sich nur selten ein. Darüber hinaus bleibt das Problem der Belastung durch Feststoffpartikel, vom schnell absetzbaren Grob- bis zum dispergierenden Feinstkorn, erhalten.

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Die gesamte leistungsfähige Wasseraufbereitungstechnologie findet in einem kompakten Schrank Platz – Lagerraum für Chemikalien ist nicht erforderlich. © Oni

Mit der neu entwickelten Systemtechnik Aquaclean wurde laut Entwickler Oni ein völlig neuer Systemansatz und effizienter Lösungsweg gefunden. Das Unternehmen beschreibt die Technologie als systemisch aufgebaute Gerätekombination. Messstrecken für Leitfähigkeit, pH-Wert, Redoxspannung und Volumenstrom liefern, verarbeitet in einem Rechner die lnformationen, die für die stufenweise Kühlwasserbehandlung notwendig sind. Die Wasserbehandlung übernehmen verschiedene Filtereinheiten sowie ein nachgeschalteter, eigensicherer Ozonreaktor für die Bekämpfung der biologischen Beladung im Kühlwasser mit einer Effektivitätsrate von 99,9 Prozent.

Die Kombination von mehreren Filtereinheiten, bestehend aus einem rückspülbaren AFM-Filter und einem nachgeschalteten, ebenfalls rückspülbaren Ultra-Feinstfilter, mit einer Filterleistung bis 0,02 Mikrometer, sorgt für eine massive Reduzierung von Feststoffpartikeln und auch kleinsten Bakterien und Viren. Eine Pumpeneinheit versorgt das Aquaclean System, kühlwassernetzunabhängig, mit einer definierten Wassermenge. Die integrierte Hebeanlage sorgt für die Ableitung von Rückspülwasser auch in Kellerbereichen, die nicht über eine eigene Abwassereinleitstelle verfügen. Die zur Fakuma 2018 neu vorgestellten Variante ermöglicht zudem die Wechselschaltung von Maschinen- und Werkzeugkühlkreis.

Stromeinsparung rund 30 Prozent
In der Kühlwasserversorgung sind je Systemkreis unterschiedliche Wassermengen und Druckverhältnisse gefordert. In der Rückkühlung, die über glykolfreie, selbstentleerende Freikühler realisiert wird, sind zudem besondere sicherheitstechnische Anforderungen an die hydraulische Installation zu erfüllen. Darüber hinaus sind Mindestwassermengen und Druckbedingungen einzuhalten. In jedem Fall erfordert das die Auswahl einer Förderpumpe mit definiertem Leistungsspektrum und der daraus resultierenden Leistungsaufnahme im Betriebspunkt.

Wirkung der Energiesparschaltung Powersafe auf Volumenstrom und Energieverbrauch. © Oni

Die Powersave-Technologie soll dank Nutzung physikalischer Systemzusammenhänge und einer hydraulischen Sonderschaltung die Reduzierung des Stromverbrauchs für die Systemkreispumpe um etwa 30 Prozent ermöglichen. Nach Aktivierung der Energiesparschaltung bleiben alle sicherheitstechnischen Aspekte unberührt und der Wasservolumenstrom pendelt sich in wenigen Sekunden auf den bisherigen Sollwert ein. Berücksichtigt man, dass der Rückkühlkreislauf über das gesamte Jahr, entsprechend der Betriebszeiten des Unternehmens gefordert ist, ergeben sich daraus hohe Einsparraten.

Bezogen auf einen bisherigen Leistungsbedarf von 10,5 Kilowatt reduziert sich dieser um etwa 3 auf 7,5Kilowatt. Legt man dazu eine Betriebszeit von 6000 Stunden pro Jahr zugrunde, ergeben sich daraus etwa 18.000 kWh Stromeinsparung jährlich und eine Amortisationszeit, die im Regelfall unter zwei Jahren liegt. Kunststoffverarbeitende Betriebe müssen mit einem hohen Energieeinsatz und sind daher an Effizienzverbesserungen auch im Zusammenhang mit dem Energiemanagement nach ISO 50001 bzw. EN 16247 interessiert. Da kommt diese Technik mit seiner hohen Effizienzrate gerade recht.

Stromsparer liefert Strom
Die Etacontrol.Technologie, eine Weiterentwicklung des vor etwa 30 Jahren entwickelten Oni-Maschinenoptimierungssystems, ist ein weiterer Lösungsansatz, mit dem Kunststoffverarbeiter die Energiekostenproblematik auf kurzem Wege effektiv angehen können. Der Stromverbrauch der Spritzgießmaschinen macht den Löwenanteil der Stromrechnung und einen großen Anteil der Stückkosten beim Kunststoffverarbeiter aus. Daraus erklärt sich eine seit Jahren zu verzeichnende Intensivierung von Energie-Optimierungsmaßnahmen der Maschinenhersteller. Dabei kollidieren jedoch die Bedarfsprofile der Käufer, mit denen der Maschinenhersteller. Der Käufer wünscht sich einen kostengünstigen, energieoptimierten Alleskönner, der das Artikelspektrum vom schnelllaufenden Joghurtbecher bis zum anspruchsvollen technischen Formteil abdeckt. Der Maschinenhersteller lieferte für den günstigen Preis zwar einen Alleskönner, musste bei der Energieoptimierung jedoch Abstriche machen. Die bis vor etwa drei Jahren gebauten Spritzgießmaschinen weisen daher wegen der noch relativ eingegrenzten Optimierung, je nach gefertigtem Artikelspektrum, einen spezifisch hohen Energieverbrauch aus.

Kältemaschine mit Scroll-Verdichter – der GWP-Wert des verwendeten Kältemittel R513A liegt bei nur einem Drittel des üblichen. © Oni

Die Etacontrol-Technologie ist ein Lösungsansatz, mit dem sich die Energiekostenproblematik auf kurzem Wege effektiv angehen lässt. Kernstück dieser Technik ist ein kontrolliertes Ölstrom-Management, das sich automatisch und bedarfsgerecht an den Energiebedarf der Maschine im Zyklusablauf und das jeweilige Formteil anpasst. Hierbei werden neben einer intelligenten Regelung, auf Basis der Siemens-S7 Regeltechnik, weitere Hardware-Komponenten wie Frequenzumrichter, Sanftanläufer, Bypass-Schalter, du/dt- oder Sinus-Filter individuell der jeweiligen Maschine angepasst.

Die neu entwickelte Kombination aus Etacontrol und RSE Technik, die die Stromrückspeisung aus generatorischer Leistung und die extrem schnelle Leistungsanpassung an den tatsächlichen Leistungsbedarf der Maschine möglich macht, bringt zusätzlich zur Einsparung durch die Leistungsanpassung noch einmal etwa 5 Prozent Stromeinsparung hinzu.

Problemfall Kältemittel lösen
Diskussionen um zukunftssichere Kältemittel betreffen nicht nur den Automobilbau. Die in der industriellen Kühltechnik eingesetzten Mengen an Kältemitteln dürften erheblich größer sein. Zur Fakuma hat Oni einen drehzahlgeregelten Schraubenkompressor mit dem Kältemittel R-1234ze angekündigt, dass hinsichtlich der neuen F-Gas-Verordnung eine Spitzenstellung einnimmt, weil ein GWP (global warming potential) nahe dem eines natürlichen Kältemittels erreicht wird – also ein GWP von 1. Darüber hinaus soll zeigen wir eine neu entwickelte Kältemaschine mit Scroll-Verdichter, die mit dem Kältemittel R513A betrieben wird, dass einen halb so hohen GWP-Wert wie das häufig verwendete R134a und weniger als ein Drittel des in Scroll Systemen verwendete Kältemittel R410a.

Fakuma: Halle A5, Stand 5103

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