03.03.2015

KMA Umwelttechnik GmbH

Mit energieeffizienten Abluftfiltersystemen bis zu 85% sparen!

Abluftsysteme im Vergleich – Einsparpotenziale durch die Wahl eines energieeffizienten Abluftfiltersystems

KMA Umwelttechnik setzt neue Maßstäbe in puncto Energieeinsparung und CO2-Reduktion



Der Energieverbrauch in Gießereien ist stark abhängig vom Energieeinsatz der Abluft- und Zuluftanlangen. Ein hoher Ener-gieverbrauch bedeutet auch immer hohe Produktionskosten sowie ein hoher CO2-Ausstoß. Durch den Einsatz von energie-effizienten Abluftfiltersystemen mit hocheffizienten Wärmepum-pen können Gießereien erhebliche Einsparungen bis zu 85 Prozent erzielen, den ökologischen Fußabdruck des Unterneh-mens verbessern und dabei einen Beitrag zum Klimaschutz leisten.




Die Steigerung der Energieeffizienz ist in vielen Branchen zu einer Managementaufgabe höchster Priorität aufgestiegen. Denn gerade in energieintensiven Produktionsprozessen bestehen häufig erhebliche Einsparpotenziale, die entscheidende Auswirkungen auf die Wettbewerbsfähigkeit des Unternehmens haben können. Das gilt insbesondere auch in Gießereien, denn die Energiekosten bilden hier stets einen hohen Anteil an den Gesamtkosten der Produktion: neben dem Energieeinsatz zum Schmelzen und Gießen des Metalls fällt an zweiter Stelle der Energieverbauch für Abluft- und Zuluftanlagen ins Gewicht. Hier kann der Einsatz energieeffizienter Abluftfiltersysteme die Energiekosten und damit den CO2-Ausstoß erheblich senken und so gleichermaßen für eine Verbesserung des Unterneh-menserfolges wie auch des Carbon Footprints sorgen.
Reine Luft am Arbeitsplatz ist im modernen Produktionsbetrieb ein Muß. Produktqualität, Arbeitsplatzqualität und Zertifizie-rungsanforderungen machen Maßnahmen zur Luftreinhaltung zwingend erforderlich. Die an Gießereimaschinen erzeugte Abluft setzt sich zusammen aus öligen und häufig pastösen Rauch- und Aerosolsubstanzen. Beim Dauereinsatz der Maschinen rund um die Uhr entstehen hohe Rauchbelastungen, die es abzuscheiden gilt. Dabei ist auch heute noch die konventionelle Abluftführung ins Freie weit verbreitet: hier wird die belastete Abluft mittels Ablufthauben erfaßt und (häufig sogar ungefiltert) nach draußen transportiert. Das schafft zwar reine Luft in der Halle, bedeutet jedoch lediglich einen Abtransport der Luftschadstoffe ins Freie. Hinzu kommt, dass die einfache Beförderung der Abluft nach außen in den kalten Wintermonaten hohe Folgekosten nach sich zieht, denn die ins Freie transportierte Luft muss zwingend durch die gleiche Menge an frischer Außenluft ersetzt werden. Die Erwärmung der kalten Außenluft auf Raumtemperatur führt zu immensen Betriebskosten für das Unternehmen und belastet die Umwelt außerdem durch einen hohen Ausstoß an CO2-Emissionen.


KMA Umwelttechnik ist seit langem spezialisiert auf energiesparende Methoden zur Abluftbehandlung und ermöglicht durch innovative Filtertechnik kostensparende Alternativen zur konventionellen Ablufttechnik: das heute energieeffizienteste Verfahren der Abluftbehandlung ist der Umluftbetrieb. Hierbei wird durch den Einsatz leistungsstarker Filtertechnik eine so hohe Reinluftqualität ermöglicht, dass die gefilterte Abluft am Filterausgang wieder zurück in den Arbeitsbereich geführt werden kann. Das heißt, die Luft zirkuliert in der Halle und weist damit keine Wärmeverluste durch Abluft auf. Dementsprechend ist bei dieser Methode das größte Energieeinsparpotenzial vorhanden. Bei neuen Gießereien findet dieses Verfahren daher vielfach Anwendung. Dennoch besteht auch bei modernen Gießereien häufig der Bedarf nach Abluftbetrieb, denn bestimmte Produktionsverfahren oder auch die Unternehmensphilosophie im Allgemeinen können einen permanenten Austausch von Abluft mit frischer Außenluft erforderlich machen. KMA Umwelttechnik hat für diese Einsatzfälle ein energieeffizientes Abluftfiltersystem entwickelt, das dem Gießereibetrieb erlaubt, etwa 85 Prozent seiner im Abluftbetrieb verlorenen Energiekosten wiederzugewinnen. Es handelt sich hierbei um die Kombination von bewährter KMA Abluftfiltertechnik mit einem neuen integrierten Wärmerückgewinnungssystem, bestehend aus Wärmetauscher und hocheffizienter Abluftwärmepumpe.



Anhand eines Fallbeispiels soll nachfolgend die Auswirkung eines derartigen Systems näher erläutert werden: angenommen wird eine Gießerei mit Sitz in Mitteleuropa mit 10 Druckgussmaschinen von jeweils 1.100 Tonnen Kapazität, die zusammen eine Abluftmenge von etwa 80.000 m3/h erzeugen. Am Abluftausgang beträgt die durchschnittliche Ablufttemperatur 25 °C. Die mittlere Hallentemperatur wird für die Wintermonate mit 18 °C angesetzt. In Mitteleuropa muss von einer sechsmonatigen Heizperiode (Anfang Oktober bis Ende März) ausgegangen werden. Basierend auf diese Daten legen wir fest, dass an 25 Wochen im Jahr eine durchschnittliche Außenlufttemperatur von etwa 5 °C erwartet werden kann. Das bedeutet, dass an 3.600 Stunden im Jahr eine Beheizung der Außenluft (ΔT = 13 °C) erfolgen muss, bevor diese in die Halle geführt werden kann.


Unsere Gießerei hat nun drei Abluftkonzepte zur Auswahl:


1) Das erste Konzept ist der konventionelle Abluftbetrieb, bei dem die Abluft durch angepasste Hauben über den Maschinen abgesaugt und mittels eines einfachen Demisters gefiltert und anschließend durch einen Ventilator ins Freie getragen wird. Demisterfilter bestehen aus Drahtgeflechten, durch deren Walzung grobe Partikel sowie Tröpfchen aus der Abluft gefiltert werden können. Der Energieverbrauch bei diesem Konzept setzt sich zusammen aus dem Stromverbrauch der Ventilatoren im Ab- und Zuluftbereich sowie dem Energieverbrauch der Heizungsanlage. Bei einem Gaspreis von 0,50 €/m3 und einem Strompreis von etwa 0,20 €/kWh ergeben sich in unserer fiktiven Gießerei während der Heizperiode Betriebskosten in Höhe von 152.000 €, verbunden mit einem CO2-Ausstoß von 552 t.



2) Beim zweiten Konzept wird die Absauganlage um ein hocheffi-zientes Filtersystem mit integriertem Wärmetauscher erweitert. Das Filtersystem setzt sich zusammen aus Demister und Elektrofilter. Der Elektrofilter ist in diesem Fall von großer Bedeutung, da er die hochgradige Abscheidung von öligen und fettigen Emissionen wie Rauch, Staub und Nebel erlaubt. Diese hocheffiziente Filtermethode hilft nicht nur dabei Umweltbelastungen zu vermeiden, sondern auch den Wirkungsgrad des Wärmetauschers dauerhaft beizubehalten. Mit Hilfe des Wärmetauschers wird der warmen Abluft die Energie entzogen und durch einen Direktverbund auf die einströmende Außenluft übertragen. Der Wirkungsgrad bei diesem Direktverbund beträgt etwa 50 Prozent. In unserer Gießerei bedeuted das eine Energierückgewinnung von durchschnittlich 240 kW pro Stunde und etwa 864.000 kW während einer Heizperiode. Durch den reduzierten Gasverbrauch entspricht das einer jährlichen Energieeinsparung von über 101.000 m3. Zieht man den Energieeigenverbrauch der Wärmerückgewinnungsanlage (Umwälzpumpe etc) von der eingesparten Energiemenge ab, so ergibt das eine Reduzierung der Betriebskosten um fast 50.000 € und eine Senkung der CO2-Emissionen um über 141 Tonnen im Jahr. Die Amortisationszeit für die Investition dieser Anlage beträgt etwa zwei Jahre.


3) Obwohl das zweite Konzept bereits eine wirksame Möglichkeit zur Verbesserung der ökologischen und wirtschaftlichen Kennzahlen bietet, hat KMA Umwelttechnik noch einen drauf gesetzt und das dritte Konzept um eine hocheffiziente Wärmepumpe erweitert. Abluftwärmepumpen beziehen ihre Energie aus der auch an kalten Tagen stets relativ warmen Hallenabluft. Daher erzielt dieses Prinzip extrem hohe Leistungszahlen von über 6 (d.h. aus 1 kW elektrischem Strom werden 6 kW thermische Energie gewonnen). Eine derartige Anlage ist deutlich wirtschaftlicher als vergleichbare Heizsysteme und ermöglicht eine direkte Energieübertragung (ohne Pufferspeicher) an die zu erwärmende Zuluft. Angelehnt an die hohe Leistungszahl und einem Wirkungsgrad von 85 Prozent gewinnt unsere Gießerei bei Einsatz einer KMA Abluftfilteranlage mit integriertem Wärmetauscher und Wärmepumpe fast doppelt so viel Energie zurück wie mit einem einfachen Wärmetauscher (siehe dazu zweites Modellbeispiel). Das entspricht einer Energie-rückgewinnung von etwa 452 kW in der Stunde (~1.627.200 kW im Jahr) und damit einer jährlichen Energieeinsparung von 191.435 m3. Bei Abzug des Energieeigenverbrauchs der Anlage summiert sich die jährliche Ersparnis auf 90.965 €. Damit einhergehend reduziert sich der CO2-Ausstoß um über 250 Tonnen im Jahr. Auch bei diesem dritten Modell rentiert sich die Investition bereits nach einer kurzen Amortisationszeit von etwa zwei Jahren.



Wie unser Fallbeispiel verdeutlicht, ist ein Umdenken bezüglich energieeffizienter Abluftfiltersysteme in Gießereien für das Unternehmen lohnenswert. Es zeigt auf, dass Umweltverträglichkeit und Wirtschaftlichkeit keine Gegensätze bilden, sondern sich bei Auswahl der passenden Technik sogar gegenseitig ergänzen und verstärken. Die Investition in ein energieeffizientes Abluftsystem rentiert sich schon nach kurzer Zeit: sie verschafft der Gießerei erhebliche Einsparungen und damit Wettbewerbsvorteile und verbessert den ökologischen Fußabdruck des Unternehmens durch erhebliche Reduzierungen des CO2-Ausstoßes.