Quick-Checks für Energieeinsparmöglichkeiten in Unternehmen
Die hohen Energiekosten in Deutschland zwingen Industrieunternehmen, ihre Produktionsprozesse besonders energieeffizient zu gestalten. Wer die Kosten für die Produktion signifikant senken will, muss die gesamte Produktion auf Energieeffizienz überprüfen.
In vielen Branchen ist Energie ein wesentlicher Bestandteil des Produktionsprozesses, sei es in Form von Strom, Kraftstoffen oder anderen Ressourcen. Wenn die Kosten für Energie steigen, erhöhen sich automatisch die Produktionskosten. Insbesondere energieintensive Industrien wie die Schwerindustrie oder die chemische Industrie sind von solchen betroffen.
Laut einer Umfrage des Deutschen Industrie- und Handelskammertags (DIHK) aus dem Jahr 2022 wollen 16 Prozent der Industriebetriebe ihre Produktion aufgrund der gestiegenen Energiekosten zurückfahren. Viele Unternehmen planen zu schließen oder die Produktion an andere Standorte zu verlagern. Besonders angespannt ist die Lage bei Wirtschaftszweigen wie Chemie, Stahl, Papier und Glas. Hier wollen sogar 32 Prozent der Befragten ihre Produktion zurückfahren oder einstellen.
Um wettbewerbsfähig zu bleiben, sind Unternehmen gezwungen, effizientere Technologien einzusetzen und Energie einzusparen. Darüber hinaus führt der Anstieg der Energiekosten auch dazu, dass Unternehmen nach alternativen Energiequellen suchen. So lassen sich beispielsweise mit erneuerbaren Energien langfristig Kosten senken und Nachhaltigkeitsziele erreichen.
Quick-Check zeigt Energieverbräuche und Einsparpotenziale für Produktionsprozesse
Welche Maßnahmen zielführend sind, erfassen kurzfristig und hocheffizient »Quick-Checks« des Fraunhofer IPA. In diesen werden die Energieverbräuche je nach Produktionsprozess im Unternehmen analysiert und danach mögliche energieeffizientere Technologien identifiziert. Energieeinsparmöglichkeiten zeigen IPA-Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen im Folgenden am Beispiel der Dispergier-, Pumpen- und Trocknungsprozesse. Diese spielen in vielen Industriezweigen, darunter u. a. der chemischen, pharmazeutischen, Lebensmittel- und Kosmetikindustrie eine entscheidende Rolle.
Abwärmeverlust vermeiden durch Ultraschall-Dispergierer
Beim Dispergieren werden Feststoffe in einer Flüssigkeit aufgelöst oder zerstreut, um eine stabile Suspension oder Emulsion zu erzeugen. In vielen Produktionsprozessen ist eine homogene Verteilung der Partikel für die Qualität des Endprodukts entscheidend. Traditionell werden Hochgeschwindigkeitsrührer zum Dispergieren eingesetzt, die jedoch einen erheblichen Energieverbrauch aufweisen. Dabei verbleibt die durch Dispersion oder Extrusion eingetragene Energie zu zwei Drittel im Produkt, wobei der Rest in Form von Abwärme verloren geht. Eine energieeffiziente Alternative ist beispielsweise der Einsatz von Ultraschalltechnologie. Ultraschall-Dispergierer erzeugen Schallwellen, die die Partikel in der Flüssigkeit aushöhlen und durch die Kavitation eine feine Verteilung ermöglichen. Diese Methode erfordert weniger Energie und kann zu einer verbesserten Produktqualität führen. Das konnte am Beispiel der Prozessierung von Biopolymeren gezeigt werden. Hier wirkte sich die Reduktion der mechanischen und thermischen Belastung bei der Dispersion oder Extrusion positiv auf das zu extrudierende Material aus. Damit wurde der Energieeintrag reduziert und die Eigenschaften des Biopolymers nicht signifikant beeinträchtigt.
Energieverbrauch reduzieren beim Pumpen
Pumpen sind ein wesentlicher Bestandteil vieler Produktionsprozesse, da sie Flüssigkeiten oder Gase von einem Ort zum anderen transportieren. Allerdings sind Pumpen oft für einen erheblichen Teil des Energieverbrauchs in der Industrie verantwortlich. Um den Energieverbrauch zu optimieren, können verschiedene Maßnahmen ergriffen werden. Zum einen ist die Auswahl der richtigen Pumpentechnologie von großer Bedeutung. Hocheffiziente Pumpen mit variabler Drehzahlregelung können den Energieverbrauch signifikant reduzieren, da sie sich den aktuellen Anforderungen anpassen können. Zum anderen können Optimierungen in der Rohrleitungsführung und die Vermeidung von unnötigen Druckverlusten den Energieverbrauch weiter senken.
Energieeffiziente Trocknungsverfahren
Um die Feuchtigkeit von Feststoffen zu entfernen, ist Trocknen ein wesentlicher Schritt in vielen Produktionsprozessen. Konventionelle Trocknungstechniken wie Warmlufttrocknung sind jedoch oft sehr energieintensiv. Ein energieeffizientes Trocknungsverfahren ist beispielsweise die Infrarot-Trocknung. Dies spart Energie und minimiert gleichzeitig den thermischen Abbau empfindlicher Materialien. Eine weitere Möglichkeit der energieeffizienten Trocknung ist die Verwendung von Mikrowellen. Mikrowellentrockner erzeugen elektromagnetische Wellen, die die Feuchtigkeit in den Materialien direkt erwärmen. Dadurch wird der Trocknungsprozess beschleunigt und weniger Energie benötigt. Generell sollte aus Gründen des effizienteren Energiehaushalts eines Unternehmens, Möglichkeiten eines Trocknungsprozesses bei niedrigeren Temperaturen abgewogen werden – diese Maßnahme führt je nach Ausmaß zur Einsparung von bis zu 20 Prozent des Energiebedarfs.
Um Energieeinsparmöglichkeiten in Unternehmen detailliert zu identifizieren und zu bewerten, bietet das Fraunhofer IPA Quick-Checks an. Bei Interesse kontaktieren Sie uns gerne. Wir bringen Sie mit den für Ihre Branche zuständigen Personen zusammen.
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Ihre Ansprechpartnerin
Dr. Olga Fromm
Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
Telefon: +49 711 970-3701