Energieeffizienz in der Fertigung wird zum Wettbewerbsfaktor / METAV-Veranstaltung praxis+trends diskutiert Einsparmöglichkeiten

(Frankfurt am Main) - Deutscher Strom der teuerste in Europa. Ausgehend von 4,40 Euro-Cent je Kilowattstunde (kWh) im Jahr 2000, wird sich der Preis für Mittelspannung bis 2010 verdoppeln. Für 2020 müssen Hoch- wie Mittelspannungsabnehmer mit 9,2 sowie 2030 mit 12 Cent je kWh rechnen. Für Metall verarbeitende Unternehmen ist diese Entwicklung folgenschwer. Elektrischer Strom ist mit über 70 Prozent Anteil Schlüssel aller Leistungen. Damit steht eine bessere Ausbeute der eingesetzten Energie auf der Tagesordnung.

Hauptstromfresser seien die Elektromotoren, stellt der Verband der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (VDE) in einer Studie fest. Die meiste Energie lasse sich bei Antrieben zwischen 1,1 und 37 kW sparen. Deren Herstellkosten steigen je Wirkungsgradklasse jedoch zwischen 10 und 20 Prozent. Ohne finanzielle Anreize oder Gesetze wird sich hier wenig bewegen. Die Werkzeugmaschinen als Herzstück jeder Fertigung sind unmittelbar betroffen. Elektromotoren treiben hier Arbeitsspindeln und Vorschübe an, machen der Hydraulik Druck und bringen Kühlschmierstoff wie auch Späne in Bewegung. Strom macht nach Untersuchungen des Instituts für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen (PTW) an der TU Darmstadt bereits heute 21 Prozent der Jahresbetriebskosten der Maschinen aus. Über zehn Jahre Nutzungszeit hinweg geht für elektrische Energie ein Fünftel aller Lebenszykluskosten drauf. Würden wirkungsgradoptimierte Motoren zum Standard, müssten Werkzeugmaschinen teurer werden. Die Anwender müssten dann längere Amortisationszeiträume kalkulieren.

Allzeit bereit und ständig Standby: die Kosten hoher Verfügbarkeit

Als weitere Stromschlucker hat Egon Müller, Professor für Fabrikplanung und –betrieb an der TU Chemnitz, die Standby-Schaltungen ausgemacht. Bis zu 30 Prozent des Gesamtstromver­brauchs einer Werkzeugmaschine kostet die gängige Praxis, rechnergestützte Steuerungen bei organisatorischem Stillstand nicht abzuschalten: „Die meisten Bediener lassen sie im Standby-Modus weiterlaufen. “ Nur Aufklärung durch die Hersteller könne hier helfen. Viele Betriebe schätzten zudem den Gesamtverbrauch ihrer verketteten Werkzeugmaschinen völlig falsch ein und legten die Versorgungsanlagen zu üppig aus. „Lieber eine Abstufung der installierten Leistung für jede einzelne Maschine vornehmen, statt immer auf maximal mögliche Leistungsaufnahme zu setzen“, mahnt Müller an. Damit könne auch die thermische Stabilität und die Bearbeitungsgenauigkeit sichergestellt werden.

Sich auf die allgemeine Verbesserung der Infrastrukturanlagen zu beschränken, hält Eberhard Abele allerdings für falsch. Zum einen verbrauche ein modernes, fünfachsiges Bearbeitungszentrum im Durchschnitt 44 000 kWh pro Jahr, erläutert der Leiter des Darmstädter PTW-Instituts. Fallstudien hätten ergeben, dass bis zu 63 Prozent des Strombedarfs je Werkteil direkt bei der mechanischen Bearbeitung entstehen. Hiervon wieder würden rund drei Viertel auf Grundfunktionen der Maschinen verwendet. Woran es mithin hapert, ist die Transparenz.

Zahlen ohne Zählen: Transparenz des Energiebedarfs fehlt

„Der reale Energiebedarf der Maschinen ist selten bekannt“, sagt Abele. „Offensichtlich ist allein die Anschlussleistung.“ Soweit es um die Leistungsaufnahme der Maschinen geht, drängt er auf rechnergestütztes Energiemanagement. Bei hohem Grundverbrauch und geringer Auslastung lasse sich der Strombedarf so am ehesten senken. Klar sei jedoch auch, dass die Parameter für Groß- und Kleinserienfertigung erheblich differierten: Machen Spanabhebung und Eilgänge bei großen Losen rund 38 Prozent der Laufzeit aus, sind es in der kleinteiligen Fertigung nur mehr 15 Prozent. Und verbringen die Fertigungsmittel in der Großserie bestenfalls 36 Prozent ihrer Zeit mit Warten, springt diese `Null-Auslastung´ in der Kleinserie auf 55 Prozent. Abeles Kernforderung: „Den Stromverbrauch durch konsequentes und angepasstes Ausschalten bei organisatorischem Stillstand senken.“

Quelle und Kontaktadresse:
Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken e.V. (VDW) Pressestelle Corneliusstr. 4, 60325 Frankfurt am Main Telefon: (069) 7560810, Telefax: (069) 75608111