Produkte-Nachricht

ONI-Wärmetrafo GmbH
Mit offensivem Energiesparkonzept die Energiekosten ausbremsen

Bei Bauprofis in aller Welt steht der Name Hilti für Zuverlässigkeit und Sicherheit. Das Unternehmen hat sich  eine Spitzenstellung unter den weltgrößten Herstellern von Geräten und Systemen für die Bauindustrie erkämpft. Im Kerngeschäft Spitzenklasse trägt auch der sparsame Umgang mit Energie zum nachhaltigen Unternehmenserfolg bei. Dazu gehört neben effizienten Produkten und Systemen auch die Effizienz der eigenen Energieanlagen in der Produktion.

ONI-Wärmetrafo - Hilti Bild 1
Teilansicht der Kühlwasserversorgung für die Formkühlung der Spritzgieß- maschinen mit Energiesparschaltung über eine Winterentlastung in der Hilti Kunststofftechnik GmbH (eingeklinkt: Akku Bohrhammer »TE4A36AVR«

Die Hilti Gruppe, mit Stammsitz in Liechtenstein, beliefert die Bauindustrie welt- weit mit technologisch führenden Produkten, Systemen und Dienstleistungen. Mit innovativen Lösungen für den Profi am Bau ist das Unternehmen heute in über 120 Ländern der Welt erfolgreich. Aber auch im Hinblick auf eine optimierte Energieeffizienz nimmt Hilti unter den großen Baugeräte­Herstellern eine he- rausragende Position ein. So betreibt man seit Jahren eine offensive Ener- giesparpolitik. Vorausschauend begegnet man damit den auch weiterhin zu erwartenden, steigenden Energiepreisen, um die eigene Wettbewerbsfähigkeit zu verbessern und dadurch die Marktposition weiter ausbauen zu können. Gleich- zeitig will man aber auch zeigen, dass der verantwortungsvolle Umgang mit Primärenergie sich nicht nur aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten lohnt, sondern auch ein wesentlicher Beitrag zum aktiven Umweltschutz geleistet wird. Aktuell wurde bei der Hilti Kunststofftechnik GmbH in Nersingen, wo Befestigungsele- mente sowie Gerätekomponenten aus Kunststoff hergestellt werden, die Kühlenergieversorgung durch den Energiesparspezialisten ONI aus Lindlar auf den neuesten Stand energieeffizienter Technik gebracht.

Im Hilti­Werk in Nersingen ist die Produktion in zwei Bereiche aufgeteilt und wird über zwei getrennte Netze mit Kühlwasser angefahren. Für die Versorgung der Spritzgießmaschinen wird ein klassisches Zweikreis­Kühlsystem eingesetzt. Für den Bereich der Formenkühlung wird ganzjährig eine Kühlwassertemperatur von 12 °C bereitgestellt und für die Hydraulikölküh­lung reicht, bedingt durch die gewählte Wär­meaustauschergeometrie, eine Kühlwasser­Vorlauftemperatur von 33 °C aus. Zusätzlich zu den Produktionsmaschinen werden von der Kühlanlage verschiedene Bereiche in der Haus­technik versorgt.

Durch den Systemaufbau als Zweikreis­Kühlsystem und die gewählten Tem- peraturen in den Netz­kreisen wird sicher­gestellt, dass gleich in beiden Berei- chen der Kühlenergieerzeugung überaus effiziente Energieeinsparmaßnahmen realisierbar sind.

Ein wesentlicher Ansatz findet sich im Bereich der Kühlwasserversorgung für die Formenkühlung. Üblicherweise wird das Kühlwasser für die Formenkühlung und den Haustechnikbereich über Kältemaschinen erzeugt. Um diese energieinten- sive Form der Kühlwassererzeugung so wirtschaftlich wie möglich zu gestalten, hat man sich für den Einsatz von besonders energieeffizienten, wassergekühlten Kältemaschinen entschieden. Da man aber auch in diesem Bereich, nach einem energetisch optimierten Kältemaschinenbetrieb, weitere Energiesparpotenziale nutzen wollte, wurde für die Übergangs­ und Wintermonate eine Energiespar- schaltung zur Entlastung der Kältemaschinen vorgesehen. Ein weiterer Bereich, der sich in idealer Weise für den erfolgreichen Einsatz von Energiespar- maßnahmen eignet, ist die Maschinenkühlung. Hier lässt sich die eingesetzte Energie in den Übergangs­ und Wintermonaten durch Verwendung einer Wär- merückgewinnung gleich mehrfach nutzen.

ONI-Wärmetrafo - Hilti Bild 2
Pumpen Tankeinheit zur Kühlwasserversorgung der Spritzgieß- und Kältemaschinen mit Energieoptimierung durch eine Wärmerückgewinnung

Kältemaschinenbetrieb auf Minimalniveau
Für die Kühlung der Spritzgießformen wird ganzjährig Kühlwasser mit einer Vorlauftempe­ratur von zirka 12 °C bei höchstmöglicher Ver­sorgungssicherheit benötigt. Zur Erzeugung des Kühlwassers werden heute noch in vielen Fällen über das gesamte Jahr elektrisch ange­triebene Kältemaschinen eingesetzt, was zu erheblichen Kostenbelastungen durch einen hohen Stromverbrauch führt. Zu- dem übertreffen die Betriebskosten für ein Kühlsystem die Anschaffungskosten der Anlage über die Nutzungsdauer um ein Vielfaches. Berücksichtigt man dazu selbst einen nur moderaten Preisanstieg für Primärenergieträger, so wird der Energiekostenanteil an den Gesamtkosten zu einem wesentlichen und ernst- zunehmenden Faktor. Um dieser Problemstellung wirksam zu begegnen, wurde durch die Projektverantwortlichen von Hilti von vornherein die Forderung nach einer besonders energieeffizienten Kühlwassererzeugung vorgegeben.

Aus diesem Grund fiel die Entscheidung für eine Systemlösung, die von Haus aus besonders energiesparend ist und zudem weitestgehend auf den energie- intensiven Einsatz der Kältemaschinentechnik über das Jahr verzichtet. Zur Erzeugung des Kühlwassers für die Formen der Spritzgießmaschinen in Ner- singen wurden daher besonders energieeffiziente, wassergekühlte Kältemaschi- nen vorgesehen. Durch die wassergekühlte Ausführung der Maschinen wird ein extrem hoher Wirkungsgrad erzielt und damit ein sehr niedriger Energieverbrauch, auch bei permanentem Volllastbetrieb, sichergestellt. Die Kühlwasserversorgung der Kältemaschinenverflüssiger erfolgt über ein geschlosse­nes Rückkühlsystem, das als Verbundlösung auch die Kühlwasserversorgung für die Maschinenkühlung übernimmt.

Obwohl der Kältemaschinenbetrieb aus energetischer Sicht durch diese Aus- führungsvariante bereits optimiert wurde, wollte man den verbleibenden Ener- gieaufwand durch zusätzliche Maßnahmen auf ein wirtschaftlich vertretbares Maß reduzieren. Es sollte sichergestellt werden, dass die zum Einsatz kommende Systemtechnik dafür sorgt, dass sich der Kältemaschinenbetrieb weitestgehend auf die Sommermonate und einen kurzen Zeitraum in der Übergangszeit beschränkt. Das Kältemaschinensystem für den Werkzeugkreis wurde dazu mit einer so genannten ONI­Winterentlastung ausgerüstet. Diese Systemtechnik übernimmt in der Übergangs­ und Winterzeit anstelle der Kältemaschinen die Kühlwasserversorgung des Formenkühlkreises. Bei dieser Technik nutzt man die kostenlos verfügbare Umgebungsluft als Kühlmedium. Sobald sich mit der Außenluft die geforderte Kühlwassertemperatur bereitstellen lässt, werden die Kältemaschinen einfach abgestellt und verbrauchen keinen Strom mehr. Der elektrische Energieaufwand für die Winterentlastung reduziert sich dabei auf einen Wert von zirka zwei bis drei Prozent einer Kältemaschine. Dadurch wird über zirka 65 Prozent der Betriebszeit auf den Einsatz von Kältemaschinen verzichtet. Das spart sehr viel Energie und Geld ein.

Das dazugehörige Energiemanagement über­nimmt ein bei ONI entwickeltes, dynamisches Regelsystem mit energieoptimierender System­software. Damit wird zu jeder Zeit sichergestellt, dass die Kälteerzeugung mit einem niedrigst möglichen Energieaufwand betrieben wird. Darüber hinaus sorgt sie dafür, dass die Winterentlastung möglichst lange aktiv bleibt, weil jede Stunde, in der die Kältemaschine abgeschaltet bleibt, für den Betreiber bares Geld wert ist.

Mit der Kühlung kann kostenlos geheizt werden
Die Kunststoffverarbeitung ist von Haus aus überaus energieintensiv. Insoweit ist es verständlich und nachvollziehbar, wenn der Kunststoffverarbeiter seine Energiekosten so weit wie möglich reduzieren will. In idealer Weise gelingt das immer dann, wenn man in der Lage ist, zwingend notwendige Energiemengen gleich mehrfach nutzen zu können. Diesen optimalen Ansatz bietet die Kühl- energieversorgung der Spritzgießmaschinen bei Hilti in Nersingen.

Durch die Wärmeaustauschergeometrie der Ölkühler in den Spritzgießmaschi- nen konnte eine Kühlwassertemperaturspreizung von 33/38 °C gewählt werden. Diese, gegenüber einer Normalspreizung von 30/35 °C, erhöhte System- temperaturpaarung liefert gleich mehrere Vorteile. Zum einen wird die Kühl- wasserversorgung der Maschinen selbst bei höchsten Sommertemperaturen ohne Spitzenkühlung über Sekundärsysteme auskommen. Darüber hinaus liefert der Kühlwasserrücklauf mit einer Temperatur von 38 °C Abwärme aus den Maschinen, die sich über ein Wärmerückgewinnungssystem hervorragend für Heizzwecke nutzen lässt. Im konkreten Fall wird die Abwärme mit einer Leistung von zirka 1400 Kilowatt gleich für mehrere Einsatzbereiche genutzt. Dazu gehören Fußbodenheiz­ und Lüftungs­ beziehungsweise Luftheizsysteme für die Beheizung von Büro­und Sozialräumen sowie einem Logistikzentrum und dem Werkzeugbau. Dadurch wird Abwärme, die bisher kostenintensiv rückgekühlt werden musste, zu wertvoller Heizenergie, die Erdgas oder Heizöl ersetzt. In der Folge werden die Heizkosten um bis zu 95 Pro­zent reduziert.

Diese Niedertemperaturtechnik wartet zudem mit einem besonderen Vorteil in Bezug auf die Wärmeverteilung im Raum auf. Heizwärme, die von konventionellen Heizsystemen abgegeben wird, wandert naturbedingt auf dem kürzesten Weg an die Raum­ oder Hallendecke, wo man sie im Normalfall nicht haben will. Heiz- wärme auf Niedertemperaturbasis vermischt sich sehr viel schneller mit kühlerer Raumluft, so dass letztendlich die Heizwärme dorthin gelangt, wo man sie wirklich braucht.

ONI-Wärmetrafo - Hilti Bild 3
Frequenzgeregelte Pumpen stellen sicher, dass in jedem Betriebszustand die Kühlwasserversorgung mit möglichst wenig Energieaufwand realisiert wird.

Multieffekt pro Ökonomie und Ökologie
In kaum einem anderen Bereich wirkt sich die Umsetzung einer Energiespar- maßnahme so stark aus, wie in der Kühlwasserversorgung. Die richtige Wahl der Systemtechnik und der Temperaturspreizung sorgt bereits im Ansatz für niedrige Kosten in der primären Kühlwassererzeugung. Durch den Einsatz einer Wär- merückgewinnung werden die Heizkosten massiv gesenkt, weil kostenlose Ab- wärme teure Primärenergieträger wie Heizöl oder Erdgas ersetzt. Die Wärme- rückgewinnung sorgt gleichzeitig dafür, dass in der Zeit der Abwärmenutzung eine separate Rückkühlung des Kühlwassers entfällt. In gleichem Zuge entfallen natürlich die Kosten für die Rückkühlung. Durch den Einsatz besonders energieeffizienter Kältemaschinen und einer angelagerten Winterentlastung wird der Stromeinsatz für die Kaltwasserversorgung der Formkühlung auf einen Minimalwert gebracht.

In Summe führt die konsequente Umsetzung der von Hilti definierten Forderungen aber nicht nur dazu, dass der Energiekostenanteil auf ein Minimalmaß reduziert wird. Hilti setzt mit diesem von ONI­Fachleuten, im Team mit KTO­engineering und Hilti geplanten und realisierten Energiekonzept gleichzeitig Maßstäbe im Hinblick auf einen aktiven Umweltschutz. Ökonomie und Ökologie profitieren daher gerade in der Kunststoff verarbeitenden Industrie in idealer Weise vom Einsatz energiesparender Maßnahmen.

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Niederhabbach 17
D-51789 Lindlar

Tel. + 49 (0) 2266 4748 - 0
Fax + 49 (0) 2266 3927

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