Der direkte Dialog zwischen Lieferant und Kunde: Ein vielversprechender Ansatz für die Energieoptimierung von Produktionsanlagen.
Wie der Schokoladenhersteller Villars, der gemeinsam mit seinem Lieferanten eine massgeschneiderte Wärmepumpe entwickelt hat, kann jedes Unternehmen seine Lieferanten auffordern, Anlagen speziell an seinen Bedarf anzupassen, um beträchtliche Energieeinsparungen oder -gewinne zu realisieren.
Diese Praxis setzt sich mehr und mehr durch.
«Einem Lieferanten die Aufgabe zu stellen, seine Anlagen hinsichtlich Energieverbrauch und Funktionalität zu optimieren, ist noch nicht die Regel», sagt EnAW-Energieberater Patrick Reusser. «Zu Zeiten billiger Energie waren Produktivität und Präzision vorrangig, nicht der Stromverbrauch. Oft hatten die Unternehmen auch keinen direkten Ansprechpartner für dieses Thema.»
Inzwischen wird die Energieeffizienz für Führungskräfte in Produktion, Technik und Finanzen immer wichtiger. Um die diesbezüglichen Stärken und Schwächen ihrer Anlagen zu ermitteln, können sie heute auf spezielle Tools und spezialisierte Dienstleister zurückgreifen. Unternehmen können nun bei der Neuanschaffung von Maschinen anhand ihrer Analysen spezifische Pflichtenhefte erstellen oder ihre Lieferanten um eine Nachrüstung vorhandener Anlagen bitten – und einige Lieferanten bieten bereits solche «Öko»-Lösungen an.
Patrick Reusser interessiert sich vor allem für Werkzeugmaschinen, für die es noch keine einheitlichen Energieeffizienzklassen gibt und deren Energieverbrauch bei gleicher Leistung um den Faktor 4 variieren kann. Das sind bereits zwei gute Gründe, die für eine enge Zusammenarbeit zwischen Hersteller und Lieferant sowie für eine sorgfältige, gemeinsame Prüfung der Spezifikationen sprechen. Gegenstand dieses Dialogs, so der Berater, müssen ausserdem die optimale Auslegung der Maschine und deren Parametrierung sein, wobei unter anderem die Grösse der Werkstücke, die Losgrössen in der Produktion und die tatsächlich benötigte Präzision zu berücksichtigen seien. Patrick Reusser weist auch darauf hin, dass es hier um Systeme geht, die mit vielen Hilfsstoffen arbeiten – unter anderem mit Kälte, Druckluft, Wasser. «Werden Hilfssysteme für bestimmte Produktionsschritte nicht benötigt, müssen sie ohne Produktivitätseinbussen abgesperrt und schnell wieder in Betrieb genommen werden können. Dabei ist zu prüfen, ob diese Funktion bereits integriert oder nur als Option verfügbar ist», sagt er. Und er fährt fort: «Selbst ein vorhandener Öko-Modus bleibt ungenutzt, wenn der Anlagenführer nicht darüber informiert ist! Ist die Sperrung nicht programmierbar, tut es auch eine manuelle Abschaltung, sofern sie leicht zugänglich ist … und der Anlagenführer entsprechend geschult wird.
Patrick Reusser, EnAW-Berater, Maschinenbauingenieur (HES). Patrick Reusser verfügt über langjährige Praxiserfahrung in den Bereichen Werkstoffe, Entwicklung von Schneidinstrumenten und Industrialisierung von Bearbeitungsverfahren; er arbeitet heute als Berater in einem Ingenieurbüro.
Elektrische Antriebe sind für nahezu 50 Prozent des gesamten Stromverbrauchs in der Schweiz verantwortlich; in Branchen mit hohem Einsparpotenzial sind es sogar 80 Prozent. EnAW-Energieberater Nicolas Macabrey berichtet im Interview über seine langjährige Erfahrung in Bezug auf die bestmögliche Nutzung dieses Potenzials.
Nicolas Macabrey (NM): Die Bezeichnung umfasst Pumpen, Lüfter, Druckluft- und Kältekompressoren sowie alle sonstigen Komponenten, die von einem Elektromotor angetrieben werden.
NM: Aus den mehreren hundert Analysen und Umsetzungen, die wir in den letzten 15 Jahren durchgeführt haben, wissen wir, dass die möglichen Einsparungen rund 20 bis 40 Prozent betragen. In Extremfällen lässt sich der Verbrauch sogar um 75 Prozent senken!
NM: Man muss vor allem das gesamte System – alle miteinander verbundenen Komponenten – betrachten und im realen Betrieb messen, um herauszufinden, wo die meiste Energie verloren geht. Entgegen der weit verbreiteten Annahme sinkt der Energieverbrauch nur um wenige Prozent, wenn man einen Motor durch ein effizienteres Modell ersetzt. Die grossen Einsparungen liegen woanders: Vor allem ist zu prüfen, welcher Energiebedarf für die jeweilige Anwendung tatsächlich gedeckt sein muss, damit dann das gesamte System an diesen Bedarf angepasst werden kann. Ein Beispiel: Bei einem Lüfter, dessen Abgabeleistung nur 25 Prozent über dem tatsächlichen Bedarf liegt, verdoppelt sich der Energieverbrauch!
Ausserdem laufen die angetriebenen Komponenten – ob Pumpe, Lüfter oder eine andere Ausrüstung – oft nicht im optimalen Betriebsbereich, was beträchtliche Energieverluste verursacht. Auch die beste Pumpe der Welt hat nur einen mittelmässigen oder gar schlechten Wirkungsgrad, wenn sie mit der falschen Drehzahl betrieben wird.
Das dritte grosse Einsparpotenzial liegt in den Stellgliedern – Klappen und Regelventilen –, die möglicherweise unnötig viel Strom verbrauchen. In diesem Fall empfiehlt es sich, das angetriebene Element durch eine neu ausgelegte Komponente zu ersetzen und bei variablem Strombedarf einen Drehzahlregler zu installieren.
Um zu vermeiden, dass eine wenig effiziente Energienutzung für die nächsten 15 bis 25 Jahre fortgeschrieben wird, darf man daher Systemkomponenten nicht einfach durch identische neue Komponenten ersetzen. Mein sogenanntes «Geheimnis» ist also gar nicht so geheimnisvoll: Es geht in erster Linie darum, den tatsächlichen Energiebedarf eines jeden Systems zu ermitteln, um es dann auf diesen Bedarf anzupassen.
NM: Das Bundesamt für Energie (BFE) hat 2023 INCITE eingeführt – ein neues Programm, das sich auf die Optimierung von elektrischen Antrieben konzentriert und von der EnAW unterstützt wird. Um die Fragen der Unternehmen zum Thema elektrische Antriebe beantworten zu können, hat das BFE ein Kompetenznetzwerk aus anerkannten Energiespezialisten eingerichtet. Es ermöglicht den Unternehmen, sich auf eine klar umrissene Planung abzustützen: Wie geht man die Optimierung von elektrischen Antrieben an? Wer bietet Hilfestellung? Welche Verfahren sind geeignet? Welche Tools und Fördermittel sind speziell für die Optimierung von elektrischen Antrieben verfügbar
NM: Unter Umständen gibt es in einem Unternehmen sehr viele elektrische Antriebe; je nach Betrieb können es einige hundert bis mehrere tausend sein. Man sollte sich daher von Anfang an auf die Antriebe mit dem grössten Sparpotenzial konzentrieren. Mit dem vom BFE bereitgestellten INCITE-Tool erstellt das Unternehmen – oder dessen Beraterin oder Berater – zunächst eine Liste aller potenziell interessanten elektrischen Antriebe. Die Auswahlkriterien sind einfach: Die möglichen Einsparungen werden anhand einiger Basisdaten (Alter, Grösse, Betriebsdauer) der jeweils untersuchten Ausrüstung eingeschätzt, woraus sich ergibt, welche Detailanalysen vorrangig durchgeführt werden sollten. So kann man sich auf die Komponenten fokussieren, die potenzielle Einsparungen von mehr als 20 Prozent und einen Payback von unter 5 Jahren bieten.
Dann nimmt ein Spezialist an den ausgewählten elektrischen Systemen Messungen vor und erstellt eine detaillierte Betriebsanalyse. Dieser Schritt ist unverzichtbar, denn ein ineffizienter Betrieb ist nicht leicht zu erkennen! In dieser Phase wird in enger Zusammenarbeit mit der Produktionsleitung und der für die technischen Anlagen des Unternehmens zuständigen Person der tatsächliche Energiebedarf bestimmt.
Die dann vorliegenden Daten ermöglichen genaue Angaben zur Höhe der Energieeinsparung sowie die Auslegung des neuen Systems mit den geeignetsten Komponenten.
Darüber hinaus fallen bei der Optimierung der elektrischen Antriebe oft auch andere Funktionsmängel oder Schwächen auf, deren Beseitigung den Unternehmen zusätzliche Vorteile bringt.
NM: Zum einen gibt es Fördermittel für die Messungen und die Analysen zur Bestimmung, welche Ausrüstung wie ersetzt werden muss; zum anderen wird auch die Umsetzung gefördert, sobald sich die Investitionen konkret beziffern lassen.
NM: Über ihre Beraterinnen und Berater steht die EnAW in direktem Kontakt mit den Unternehmen und kann diese daher sehr effektiv beraten und begleiten. Vor dem Hintergrund der Energiepreise und des latenten Risikos einer Energiemangellage, die eine gewaltige Herausforderung darstellen, hat die EnAW beschlossen, das INCITE-Programm zu unterstützen, indem sie Energieberaterinnen und -berater ausbildet und sie mit einem Mentoringprogramm unterstützt: Die Mentoren – spezialisierte Fachingenieure und -ingenieurinnen – begleiten die Beraterinnen und Berater bei den verschiedenen Optimierungsmassnahmen in der Praxis.
NM: Befassen Sie sich möglichst bald mit diesem Thema! Alles, was Sie jetzt umsetzen können, wirkt sich positiv auf Ihre Stromrechnung aus bildet gleichzeitig die Basis für Ihre zukünftigen Zielvereinbarungen.
Nicolas Macabrey, EnAW-Berater, Elektroniker (HES), Elektroingenieur (EPFL) und Doktor der Ingenieurwissenschaften (EPFL) ist seit mehr als zwölf Jahren in einem Beratungsbüro im Bereich elektrische Antriebe tätig. Der Leiter des Kompetenzzentrums des BFE-Programms INCITE hat bereits Hunderte von Analysen in Unternehmen durchgeführt und beteiligt sich seit 2022 intensiv an der Entwicklung von schweizweiten und kantonalen Programmen.
29.08.2023
An einem Energieanlass in der Hülsenfabrik Lenzhard belegte die EnAW, dass der Kanton Aargau ein Paradebeispiel ist, was die Steigerung der Energieeffizienz und der Dekarbonisierung anbelangt.
Wie kann man die Produktion seiner Firma dekarbonisieren? Wo sind die grössten Hebel? Und worauf muss man achten, wenn man vom Kanton Fördermittel erhalten möchte? Diese und weitere Fragen waren Thema beim Energieanlass der Aargauischen Industrie- und Handelskammer (AIHK), des Aargauer Gewerbeverbandes und der Energie-Agentur der Wirtschaft in der Hülsenfabrik Lenzhard. Vor rund 70 Gästen gaben dabei Rochus Burtscher, Mitglied der EnAW-Geschäftsleitung, und EnAW-Berater Stefan Eggimann Antworten, wobei spannende Details zu erfahren waren. Etwa, dass der Kanton Aargau im vergangenen Jahr deutlich mehr CO2-Emissionen reduzierte als der Kanton Zürich, da Zürich ein Stromkanton ist, wie Rochus Burtscher darlegte. Doch nicht nur in Bezug auf die Senkung der Emissionen sind die Aargauer vorbildlich, sondern auch bei der Reduktion des Energieverbrauchs. Das zeigte etwa die Statistik der EnAW: Über die vergangenen zehn Jahre haben über 700 Aargauer Betriebsstätten (wovon knapp 400 Grossverbraucher sind), die mit der EnAW zusammenarbeiten, mehr als 547 Millionen Kilowattstunden Energie eingespart. Am meisten schenkten dabei Massnahmen bei der Prozesswärme ein, wie Burtscher anhand einer Statistik zeigte.
Als Beispiel für die gelungene Energieoptimierung der Aargauer Unternehmen diente die Gastgeberin des Energieanlasses, also die Hülsenfabrik Lenzhard selbst, im Jahr 2014 mit einem Strombedarf von 500 000 Kilowattstunden pro Jahr noch eine Grossverbraucherin. Seit die Fabrik mit der EnAW im Jahr 2016 eine so genannte Zielvereinbarung, also eine Verpflichtung zu mehr Energieeffizienz, über zehn Jahre abgeschlossen hat, konnte sie nicht nur ihren Energieverbrauch, sondern auch ihre CO2-Emissionen deutlich senken. Dazu hat sie unter anderem ihre Trocknungsprozesse optimiert, indem die Laufzeit bei den Trockenkammern reduziert wurde. Auch bei der Wärmeerzeugung hat die Hülsenfabrik diverse Massnahmen ergriffen, um Energie zu sparen. So hat man beispielsweise die Vorlauftemperatur gesenkt. Alle Massnahmen sollen den Energieverbrauch bis 2025 gegenüber 2016 um mehr als einen Drittel senken, wie CEO Kurt Moser sagte. Er bestätigte damit Burtschers zuvor geäusserte Feststellung: «Die Wirtschaft hat nicht auf die Politik gewartet, sondern ist selber vorangegangen.»
29.08.2023
Die Wipf AG in Volketswil produziert Verpackungsfolien und Beutel. Das Herstellungsverfahren benötigt viel Energie. Deshalb hat sich das Unternehmen im Jahr 2008 an die EnAW gewandt.
2008 unterzeichnete die Wipf AG eine Zielvereinbarung mit dem Bund. Seither hat das Unternehmen unter anderem eine Photovoltaikanlage installiert, die pro Jahr 380 Megawattstunden Strom produziert, Wärmepumpen, welche die Abwärme nutzen und Kältemaschinen, die im Winter auch noch Wärme für die Gebäudeheizung liefern. Die Wipf AG hat also viel unternommen, um ihren Energieverbrauch zu optimieren. Und das mit grossem Erfolg. So konnte das Unternehmen mit Unterstützung der EnAW zwischen 2008 und 2022 seine CO2-Emissionen um 500 Tonnen senken. Zudem hat die Wipf AG im vergangenen Jahr als erste Schweizer Herstellerin von bedruckten, flexiblen Verpackungen in Zusammenarbeit mit der EnAW eine Roadmap zur Dekarbonisierung erstellt und sich durch ihre Teilnahme an der «Science Based Target initiative» (SBTi) verpflichtet, ihren Beitrag zur Einhaltung des globalen maximalen Erwärmungsziels von 1.5 Grad Celsius zu leisten.
Die Reise der Wipf AG ist aber noch nicht zu Ende. Noch in diesem Herbst soll an der Fassade des Firmengebäudes eine weitere Photovoltaikanlage installiert werden. Zudem will das Unternehmen in einigen Jahren auf lösemittelhaltige Farben und Lacke und damit auf eine energieintensive Nachverbrennung der Abluft verzichten.
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03.10.2023