Energieeffiziente Fabriken
Prof. Dr.-Ing. Nicolas P. Sokianos

Nachdem wir uns in der Serienproduktion seit Jahren mit der Reduzierung der Verschwendung im Produktionsprozess befassen, ist es an der Zeit, uns sehr intensiv um die Energie zu kümmern. Sicher, es ist nicht so, als wäre das Thema neu. Neu und schmerzhaft sind die gestiegenen Energiekosten auch das Bewusstsein der Ökologie treibt zur Handlung. Der diesjährige Jahreskongress der Fabrikplaner, veranstaltet von der SVV- Süddeutscher Verlag Veranstaltungen GmbH, in Lud-wigsburg bei Stuttgart, wurde von über zweihundert Fachleuten besucht. Es ging nicht nur um "energieeffiziente Fabriken", sondern um Fabrikplanung überhaupt. Das Thema Energieeffizienz dominierte jedoch am ersten Tag und war auch am zweiten Tag durch den Besuch der Firma Dürr ebenfalls präsent. Die Gründe für das Einsparen von Energie werden häufig von den Kosten getrieben; letztere machen den Standort Deutschland im internationalen Wettbewerb weniger attraktiv, das ist schon eine reale Gefahr. Die Erschließung und der Betrieb von Gewerbegebieten wird künftig stärker als bisher von den Energiekosten aber auch von der Versorgungssicherheit mit Energie geprägt.

Prägende Determinanten der Energieaspekte in der Fabrikplanung

Ist der Energieeinsatz wertschöpfend?
Ein Energieflussdiagramm hilft sehr, die Augen vor der z.T. erheblichen Energieverschwendung zu öffnen. Dies ist auch nicht verwunderlich, denn das Energiebewusstsein ist im Vergleich zur Thematik "Zeit" und Zeitverschwendung meist unterrepräsentiert. Nach einer Darstellung von Freudenberg Sealing Technologies im "House of Energy" sind lediglich 16% des Energieeinsatzes wertschöpfend, 84% sind Muda (ein bekanntes Wort aus dem Lean Vokabular der Japaner, bedeutet "Verschwendung"!)

Jeder Bereich trägt zur Energieverschwendung bei

Was tun bei alter Infrastruktur?
Sicher, neue Produktionsgebäude, errichtet nach den modernsten Erkennissen des niedrigen Verbrauchs an Energie zu erreichen, gekoppelt um eine Mehrfachnutzung der in der gewärmten Abluft gespeicherten Energie, Nutzung von Geothermie und Solarenergie, sind aufwendig. Die im Kongress gezeigten Beispiele sind in einer Bandbreite von € 1000 bis € 1500 pro m² realisierbar. Die energetische Sanierung von alten Gebäuden ist nicht nur die Aufgabe der technischen Gebäudeplaner. Die Verankerung eines Bewusstseins für den sparsamen Umgang mit der Energie sollte in der gesamten Belegschaft möglich sein, ist jedoch kein Selbstläufer. Dieser Prozess ist aktiv zu gestalten, mit geeigneten Kommunikationsmaßnahmen, mit ähnlichen Instrumenten, wie wir sie aus KVP-Prozessen und Workshops kennen.
Heute ist es sogar günstiger dieses Bewusstsein zu schaffen, als es vor 10 Jahren war, da jeder im privaten Bereich eine eigene und leidvolle Erfahrung mit den hohen Energiekosten hat, ob für Strom oder Benzin/Heizöl.
Sehr nützlich ist das gemeinsame Identifizieren von Energieeinsparungspotenialen. Das kann z.B. als Ergebnis bedeuten: die Abschaltung des Kaltwassers, die Abschaltung einzelner Anlagen am Wochenende und in der Nachtschicht, die Vermeidung von Stand-by Betrieb oder die intelligente Nutzung der Abwärme an wassergekühlten Druckluftkompressoren für Sanitärwasseraufbereitung (Freudenberg). Nicht zu vergessen die Regenwassernutzung zur Kühlturmnachspeisung oder für WC-Spülungen oder zur Parkbewässerung von Grünanlagen.

Solarenergie auf dem Dach der Fabrikhallen?
Die Physik hat bei diesem Punkt zusammen mit dem Controlling das Sagen. Wenn die bestehende Statik die zusätzlichen Lasten für die Solar-Paneele trägt, dann lohnt sich das Investment. Wenn aber nur deswegen eine Dimensionierung des Baukörpers stärker und somit deutlich teurer ausfallen sollte, dann ist eher davon abzusehen. Bei diesen Überlegungen sprechen wir immer von einer Fabrik in Deutschland mit den entsprechenden Sonnenstunden im Jahr.

Blockheizkraftwerk (BHKW)
Auch bei diesem Thema muss gerechnet werden. Die Investition von z. B. € 150.000 in ein BHKW, bei einer gesetzlichen Förderung/Einsparung von € 5,41 ct/kWh, muss die eigenen Strombedarfe decken, aber auch die generierte Wärme "verkaufen" können. Nicht zu vergessen die Instandhaltungskosten/Betriebskosten, die sich durchaus über die Nutzdauer erhöhen können.

Foto von N. Sokianos: Blick auf Gewerbegebiet / Fabrikanlagen

LED Lichttechnik
Der technische Fortschritt macht es möglich, ganze Fabrikhallen mit LED-Flutern zu beleuchten. Das Einsparungspotential der LEDs gegenüber der Energiesparlampen liegt bei 45%; die sich daraus ergebenden Amortisationszeiten können bei drei Jahren liegen. Hierbei bietet die LED Beleuchtungstechnologie mehrere Vorteile im Bündel:

• Betriebswirtschaftliche (Senkung von Wartungskosten, Energiekosten)
• Volkswirtschaftliche (Einsparungspotenial Kosten/Einwohner)
• Technische (Dimmfähigkeit, flimmerfrei, Farbauswahl)
• Ökologische Vorteile (CO2 Reduktion, kein Quecksilber).

DÜRR im Zeichen der Energieeffizienz
Die interessierten Teilnehmer des Kongresses Fabrikplanung hatten die Möglichkeit, Praxis und Produkte vor Ort bei dem Unternehmen Dürr zu erleben. Mit 2,4 Milliarden Euro Umsatz (2012) und fast 24% EK ist der weltbekannte Spezialist für Lakieranlagen solide und gleichzeitig global aufgestellt. Erläuterungen zur Cleantech Strategie hat Herr Heubig gegeben, Finanzvorstand von Dürr und in Personalunion Geschäftsführer der Cleantech. Dürr setzt sich am Markt durch nachweisbare Reduzierung der benötigten Energie für das Lackieren eines Fahrzeuges von 1 MWH (USA alt) auf 430 kWh in neuen Fabriken in China durch. Daraus resultiert eine signifikante Kosteneinsparung pro Fahrzeug. Die Innovationsbreite und -tiefe, die das Unternehmen einsetzt und anbietet ist sehr bemerkenswert: Photovoltaik, Erdwärme / Wärmetauscher, Geothermie,….. alles im Zeichen "Energieeffizienz".
Lackierroboter werden weiterentwickelt und sehr erfolgreich vermarktet, kleinere Ausführungen erfolgen in Kooperation mit KUKA.

Abluftreinigung: Speziell für Industriebetriebe mit geringen Abluftvolumina wurde eine Kompaktanlage (Ecopure CTO) entwickelt, die in einen Standard-Frachtcontainer passt und nur ca. 20 m² Fläche benötigt.

Fabrikelemente für die energieeffiziente Fabrik
Im Maschinenbau hat sich schon sehr lange der Begriff der "Konstruktionselemente" etabliert. Die Übertragung dieser Logik auf die Fabrik, also "Fabrikelemente," ist ein pragmatischer Weg des Autors, Standardisierung zu schulen und konzeptionellweiterzuentwickeln.
Fabrikplaner sollten sich vom Unikat "Fabrik" lösen, die Fabrik als Produkt auffassen. Diese Denkweise eröffnet neue Perspektiven. Der Trend zur energieeffizienten Fabrik wird anhalten. Fabriken werden sich deutlich verändern müssen.