Ein Hersteller von Premiumfahrzeugen ersetzte in seinem österreichischen Werk das elektrische Heizsystem für die Warmwasserbereitung durch eine Wärmepumpe, um das Einsparpotenzial bei der Reinigung von Motorenkomponenten vorhandene Potenzial auszuschöpfen. Ergebnis ist eine Einsparung von rund 70 % elektrischer Energie jährlich in diesem Prozessschritt.
Die energetische Optimierung der Fertigungsanlagen und -maschinen für die Herstellung von Motoren-Kernkomponenten wie Kurbelwellen und -gehäuse, Zylinderköpfen sowie Gehäusen für die neueste Generation von Elektroantrieben steht im BMW Group Werk Steyr bereits seit einigen Jahren auf der Agenda. Dazu zählen auch die Reinigungsanlagen für diese Bauteile. „Um den Energieverbrauch zu verringern, haben wir 2016 mit Ecoclean begonnen, die Pumpen der Reinigungsanlagen mit Frequenzumrichtern auszustatten“, konkretisiert Gerhard Fuchs, Prozessverantwortlicher und Energiebeauftragter im Werk Steyr. Bei der Identifikation weiterer Einsparmöglichkeiten zeigten Verbrauchsmessungen, dass die elektrischen Heizsysteme der im Dreischichtbetrieb genutzten Reinigungsanlagen einen hohen Stromverbrauch verursachen. Überlegungen, wie die Warmwasseraufbereitung energiesparender erfolgen kann, führten zum Einsatz einer Wärmepumpe. „Welches Einsparpotenzial dadurch realisiert werden kann, wollte ich durch ein Pilotprojekt, bei dem die bisherige Elektroheizung durch eine Wärmepumpe ersetzt wird, ermitteln. Aufgrund der bisherigen guten Zusammenarbeit fragte ich bei Ecoclean an, ob das Unternehmen als Generalunternehmer mitarbeiten würde. Nach der Zusage wählten wir eine Transfer-Reinigungsanlage des Herstellers aus“, berichtet Gerhard Fuchs.
Potenzialanalyse durch neutrales Ingenieurbüro
Um die mit der Integration einer Wärmepumpe realisierbare Energieeinsparung zu berechnen, wurde zunächst eine Potenzialanalyse erstellt. Basis dafür waren die Produktions-, Prozess- und Anlagendaten und der bisherige Energieverbrauch sowie das von Ecoclean ausgearbeitete Umbaukonzept. Aus Neutralitätsgründen wurde ein unabhängiges Ingenieurbüro mit der Analyse beauftragt. Die dabei berechneten Einsparungen lagen bei rund 70 % des bisherigen Energieverbrauchs.
Energieeinsparung von 169 MWh jährlich
Die Lösung ist exakt an die Situation bei BMW in Steyr angepasst: Auf dem Dach der Transferanlage befindet sich ein 2.000 Liter fassender Tank für Sauberwasser, das dem Reinigungsprozess mit 56 °C zugeführt wird. Das dafür erforderliche elektrische Heizsystem hatte eine Leistungsaufnahme von 39 kW. Die Kühlung der Vakuumpumpen und des Schaltschranks erfolgt durch einen Kaltwasserkreislauf. Das Kühlwasser wird mit einer Vorlauftemperatur von 16 °C zur Verfügung gestellt und ist im Rücklauf 22 °C warm. Dieses „Warmwasser“ dient als Energiequelle. Es wird zur Wärmepumpe (Leistungsaufnahme 11,2 kW) geleitet und dort auf bis zu 65 °C erhitzt. Die Wärmeabgabe an die Heißwasserversorgung der Reinigungsanlage erfolgt über einen Plattenwärmetauscher. Das erhitzte Prozesswasser wird mittels einer neuen Umwälzpumpe (Leistungsaufnahme 1,2 kW) in den Heißwassertank der Reinigungsanlage gefördert, während das auf 16 °C abgekühlte Wasser durch eine zweite neue Umwälzpumpe mit ebenfalls 1,2 kW zurück in den Kaltwasserkreislauf gelangt.
Mit dieser durchdachten Lösung reduziert sich der Energiebedarf von 39 kW auf 13,6 kW. Dies summiert sich bei einer definierten Produktionszeit von jährlich 5.760 Stunden auf mehr als 146 MWh. Hinzu kommt eine zusätzliche Einsparung von rund 23 MWh in der Kaltwassererzeugung, da das Kühlwasser nur noch von einer niedrigeren Rücklauftemperatur auf die Vorlauftemperatur gebracht werden muss.
Schneller Umbau ohne Betriebsunterbrechung
Da das Projekt ohne Produktionsunterbrechung realisiert werden sollte, erfolgte der Umbau während einer zweiwöchigen Betriebspause im Sommer 2022. Wärmepumpe, Plattenwärmetauscher und die beiden neuen Umwälzpumpen wurden am Hallenboden neben der Anlage platziert, vollständig isoliert und mit einem Schutzgitter umgeben. Die dafür erforderliche Fläche entspricht etwa der Größe von zwei Europaletten. Erforderlich waren darüber hinaus vier neue Rohrleitungen. Zwei verbinden den Sauberwassertank auf der Anlage mit dem Wärmetauscher. Die beiden anderen transportieren das warme Wasser aus dem Kühlkreislauf zur Wärmepumpe und abgekühlt wieder zurück. Zur Kontrolle von Temperatur und Durchfluss wurde eine Anzeige integriert.
Die Verifizierung der eingesparten Heizleistung auf dem firmeneigenen Energiemonitoring erfolgt durch einen Energiemengenzähler. Diese Überwachung sowie Messungen durch das unabhängige Ingenieurbüro nach dem Abschluss des Projekts belegen, dass die prognostizierten Einsparungen genau eingehalten werden.
CO2-Footprint und Betriebskosten reduziert
Durch die insgesamt 169 MWh eingesparten Strom verringern sich die Betriebskosten für die Reinigung um rund 19.000 Euro jährlich. Darüber hinaus gelangen, basierend auf dem unterschiedlichen Strommix für Österreich und Deutschland, rund 34 beziehungsweise 73 Tonnen weniger CO2 in die Umwelt. „Es war eine gute Entscheidung, Ecoclean als Generalunternehmen für Energieeffizienzprojekte mit ins Boot zu holen. Wir sind mit der Betreuung sowie dem Ergebnis sehr zufrieden und werden die Zusammenarbeit fortsetzen“, merkt Gerhard Fuchs abschließend an.
