Abwärme mit Spareffekt

Technik

Effizienz - Druckluft für die Fertigung von Motor-Steuergeräten erzeugt Robert Bosch Elektronik im Werk Salzgitter mit vier Kompressoren, davon zwei drehzahlgeregelten. In den nächsten Jahren soll der spezifische CO2-Ausstoß der Fertigung um 25% sinken. Eine Wärmerückgewinnungsanlage, die an den Kompressoren nachgerüstet wurde, trägt dazu bei – und sparte im ersten Betriebsjahr bereits 100.000€ Energiekosten.

04. Mai 2011

Klimaschutz steht bei Bosch insgesamt auf der Agenda. »Wir bewegen unsere eigenen Hebel«, sagt Franz Fehrenbach, Vorsitzender der Bosch-Geschäftsführung. Bereits heute flössen etwa 45% der Forschungs- und Entwicklungs-Ausgaben in die Entwicklung von Erzeugnissen, die Umwelt und Ressourcen schonen. Fehrenbach spricht von einer »großen Chance und einer großen Verantwortung zugleich«. So will er mit Bosch-Technik etwa den Verbrauch von Benzin- und Dieselmotoren noch einmal um 30% senken.

Auch weiche Faktoren wichtig

Ende 2009 erhielt der Bosch-Geschäftsführer den B.A.U.M.-Umweltpreis des Bundesdeutschen Arbeitskreises für umweltbewusstes Management in der Kategorie Großunternehmen. Sein Verdienst liege insbesondere in der Konsequenz, mit der er den Gedanken der Nachhaltigkeit im Unternehmen umsetze, betonte der Arbeitskreis.

»Bei allen unseren Produkten ist die verbesserte Energieeffizienz der wichtigste Hebel, mit dem wir zur Erreichung der weltweiten CO2-Ziele beitragen können«, sagt Christian Lübke. Er ist bei Robert Bosch Elektronik in Salzgitter zuständig für die Versorgungstechnik – ein Teilbereich des Facility Managements, das sich unter anderem um Werkschutz, Feuerwehr, sowie die Druckluft- und Stromversorgung kümmert.

Zuverlässige Versorgungstechnik entscheidet mit über den Unternehmens-Erfolg. Das lässt sich sehr deutlich in der Fertigung in Salzgitter aufzeigen. Hier stellt die Robert Bosch Elektronik vor allem Steuergeräte für die Benzin- und Dieseleinspritzung her. Die Palette umfasst über 3.500 verschiedene Produkte. Derzeit verlassen täglich rund 24.000 Einheiten das Werk – bei steigender Tendenz, denn der Automobilmarkt erholt sich zusehends, und davon profitiert auch der Produktionsstandort Salzgitter.

Als strategische Ziele nennt Lübke neben einer »hundertprozentigen Liefererfüllung« vor allem »Null-Fehler-Prozesse« und »keine Verschwendung«.

Für den ersten Punkt sei absolute Zuverlässigkeit der Fertigungs- und Versorgungstechnik unabdingbar. Beim zweiten Punkt spiele auch die Energieeffizienz eine wichtige Rolle. Dafür nur ein Beispiel: Die Fertigungshalle wird durch nach Norden weisende, schräge Fenster indirekt mit Tageslicht versorgt – was ein angenehmes Licht schafft und dazu beiträgt, dass Strom gespart werden kann. »Der Umgang mit solchen weichen Faktoren entscheidet auch über den Erfolg«, sagt Lübke.

Zu dieser Strategie passt, dass Bosch seine Kompressoren seit über einem Jahr mit einem System zur Wärmerückgewinnung ausgestattet hat. »Damit haben wir unsere Betriebskosten ebenso gesenkt wie unseren CO2-Ausstoß«, berichtet Lübke. Allein im Jahr 2009 sparte man am Standort Energie für 97.500€ nur durch die Wärmerückgewinnung, die an den vier Kompressoren nachgerüstet wurde. Damit rechnet sich die Investition sehr bald.

Die Wärmeenergie nutzt Bosch über Wärmetauscher zur Unterstützung des Heizungsnetzes. »Wir erreichen dabei eine Leistung bis zu 350 Kilowatt«, sagt Lübke. Speziell im Sommer, wo auch Wärme zur Nachheizung bei der Entfeuchtung in Spitzenkühlanlagen benötigt wird, dreht sich jetzt das Rad des Gaszählers nicht mehr.

Die vier ölfreien Kompressoren stellen eine Verfügbarkeit von 100% sicher. Weil diese für die Fertigung auch gebraucht wird, arbeiten bei Bosch in Salzgitter zwei baugleiche Kompressoren-Pärchen, die sich im wöchentlichen Rhythmus abwechseln: Je ein ZR-275- und ein ZR-315-VSD-Kompressor von Atlas-Copco. Die beiden ZR 275 arbeiten mit fester Drehzahl, die ZR 315 VSD mit variabler, geregelter Drehzahl. So lässt sich der erzeugte Volumenstrom an den Bedarf anpassen. Bei sehr schwacher Last, wie sie an langen Feiertagswochenenden anliegt – etwa an Ostern oder Weihnachten – laufen nur die beiden drehzahlgeregelten Maschinen. Das ist notwendig, da selbst an Wochenenden, wenn nicht produziert wird, die Drucklufterzeugung nicht ruhen darf, weil einige Öfen rund um die Uhr laufen.

Druckluft nach Bedarf

Der Betriebsdruck liegt bei 7,16bar, benötigt werden durchschnittlich etwa 5.000m3 Druckluft pro Stunde – mit starken Schwankungen. Der jeweils laufende Kompressor mit fester Drehzahl erzeugt konstant rund 2.700 m3/h, der zugeordnete drehzahlvariable je nach Bedarf zwischen 100 und 2.800m3/h.

Wenn einige Bereiche in Kurzarbeit sind oder einmal eine Linie stillsteht, sinkt der Bedarf stark auf zum Teil nur 2.500m3/h. An den idealen Umschaltpunkten wird gerade noch gearbeitet. »Unser Ziel ist es, jeden Bedarf zwischen 0 und 5.000 Kubikmetern pro Stunde wirtschaftlich bedienen zu können«, betont Christian Lübke. »Idealerweise erzeugen wir dann auch gar keine Druckluft, wenn kein Bedarf vorhanden ist.«

Geregelt wird die Leistung vom Energiesparsystem ES 130 V von Atlas Copco. Dieses hält den Betriebsdruck mit minimalen Schwankungen von nur ±0,1bar auf dem benötigten Niveau, wodurch Bosch von vornherein einen niedrigeren Druck einstellen kann als früher. Mit reinen Volllast-Leerlauf-Kompressoren, wie sie bis vor einigen Jahren in Salzgitter liefen, war solch ein Betrieb nicht möglich. Denn auch im Leerlauf benötigen solche Maschinen noch reichlich Strom.

Der Kampf für Effizienz und gegen Verschwendung macht sich auch an der Maschinentechnik bemerkbar: »Früher haben wir öleingespritzte Kompressoren eingesetzt«, blickt Lübke zurück. »Die wurden aber nach und nach auf die ölfreien Maschinen von Atlas Copco umgestellt.« Denn damit benötige man keine Ölfilter mehr und brauche sich keine Gedanken um die Kondensatentsorgung zu machen.

»Vor allem für die Fertigungsprozesse brauchen wir ölfreie Luft, unsere Maschinen drehen sonst durch«, illustriert der Facility-Manager. Ein weiterer Punkt ist die Herstellung der Produkte an sich: »Stellen Sie sich einmal vor, es geriete Öl auf die Leiterplatten.«

Reinst-Druckluft für Tests

Benötigt wird die Druckluft – neben diversen Ventilen oder Antrieben – insbesondere für die Vakuumgreifer der Bestückmaschinen sowie als Reinst-Druckluft für die Mikrohybrid-Steuergeräte. Letzteres sei energetisch eigentlich sehr schlecht, gibt Lübke zu. »Es existiert bislang aber noch kein anderes Verfahren, mit dem wir den Prozess hundertprozentig sicher von Feuchtigkeit freihalten könnten.«

Die fertigen Steuergeräte werden bei -40°C geprüft. Dafür muss die Luft eisfrei sein. Um dies zu erreichen, wird die Reinst-Druckluft auf -60°C gekühlt und dann in den Raum eingeblasen. Beim Erwärmen auf -40 °C verdrängt sie die übrige Raumluft und nimmt dabei zuverlässig die Feuchtigkeit auf, die sich eventuell noch im Raum befinden sollte.

Auf dem Weg zu mehr Effizienz hat das Werk in Salzgitter auch die gesamte Gebäudetechnik vernetzt: Sensoren überwachen an 15.000 Informationspunkten das Versorgungsnetz. »Wir arbeiten mit einem Energiemanagement-Tool«, so Christian Lübke, »damit können wir alle Verbraucher bewerten.«

Stromrechnung Konstant

Das Unternehmen wolle bis zum Jahr 2020 den relativen, auf die Wertschöpfung bezogenen, CO2-Ausstoß um 25% senken. Dass es sich dafür zu kämpfen lohnt, macht Lübke an einer Zahl deutlich: »Unsere Energiekosten liegen derzeit bei etwa fünf Millionen Euro im Jahr«, sagt er. »Da schlummert ein riesiges Potenzial.« Seit 2004 sei der Strompreis um 130% gestiegen; trotzdem sei die Stromrechnung am Standort fast gleich geblieben, so sehr wurden die Prozesse auf Effizienz getrimmt

Als nächstes will Christian Lübke die Kompressoren über ein Profibussystem an das Gebäudeleitsystem anschließen. Das soll den Wirkungsgrad der Maschinen noch weiter erhöhen. »Diese Anbindung erleichtert uns zum Beispiel die Programmierung für Feiertage«, erklärt Lübke.

Auch wenn eine solche Idee allein nicht viel ausmachen wird – entscheidend ist die Summe aller einzelnen Maßnahmen, mit denen Lübke und sein Team auch in Zukunft der Verschwendung auf die Spur kommen und die Betriebskosten spürbar weiter senken wollen.

Erschienen in Ausgabe: 04/2011