Energieeffizienz

Lernfabrik will Energieeffizienz in die Tat umsetzen

| Autor / Redakteur: Dipl.-Ing. Nikolaus Fecht / Katharina Juschkat

Optimierter Wärmehaushalt: Ein Wärmenetz verbindet über Wasserrohre die Maschinen untereinander und mit der Gebäudehülle.
Optimierter Wärmehaushalt: Ein Wärmenetz verbindet über Wasserrohre die Maschinen untereinander und mit der Gebäudehülle. (Bild: PTW)

Die TU Darmstadt zeigt mit ihrer ETA-Fabrik eine Lernfabrik und ein Großforschungslabor in einem, in dem unter realen Bedingungen erforscht wird, wie Energieeffizienz in Anlagen umgesetzt werden kann. Erste Einblicke gibt es auf der EMO 2017.

Die ETA-Fabrik der TU Darmstadt geht zusammen mit Unternehmen das Thema Energieffizienz an. „ETA“ steht für Energieeffizienz, Technologie und Anwendungszentrum, und genau diese Aspekte will der Gründer des Instituts, Prof. Eberhard Abele, auch verfolgen. Die Frage, der die Fabrik nachgehen will, ist: Wie lässt sich der Energieappetit von Werkzeugmaschinen im Zusammenspiel mit allen Systemen einer Fabrik zügeln, und wie können Firmen das Know-how konkret umsetzen?

Energieeffizienz ist auch Thema der Leitmesse für Metallbearbeitung EMO Hannover 2017, auf der die Darmstädter Forscher erste Lösungen für die energieeffiziente Produktion von Morgen vorstellen wollen.

Energieeffizienz in die Studiengänge Maschinenbau und Bauingenieure bringen

Die ETA-Fabrik soll vor allem als Großforschungslabor für industrielle Energieeffizienz dabei helfen, bis zum Jahr 2050 den Energieverbrauch im Vergleich zu 2008 zu reduzieren. Dabei spielt die Industrie eine Hauptrolle, da sie laut Bundesumweltamt fast ein Drittel der gesamten Energie in Deutschland verbraucht. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), über 30 Industriepartner und das Land Hessen fördern den Bau, die Einrichtung und die Forschungsarbeit der ETA-Fabrik mit rund 15 Millionen Euro.

Die ETA-Fabrik soll auch als Lernfabrik dienen, mit deren Hilfe die TU Darmstadt die Energieeffizienz in die Studiengänge für Maschinenbau- und Bauingenieure integrieren will. Abele erklärt: „Alle Erstsemesterstudenten im Maschinenbau werden mit dem Potenzial für Energieeinsparung im Produktionsbetrieb konfrontiert. In den weiteren Semestern finden sie das Umfeld, um ihre eigenen kreativen Ansätze für bessere Energieeffizienz zu erproben.“

Die Fabrik disziplinübergreifend energieffizienter gestalten

Neben einem Lernfeld für Studenten und Mitarbeiter aus der Industrie gibt es auch einen Maschinenpark mit Werkzeug- und Reinigungsmaschinen sowie einen Härteofen – ein Umfeld, in dem Komponenten für Pumpen entstehen. Dabei soll die Fabrik alle Stufen der industriellen Fertigung umfassen, vom Roh- bis zum Fertigteil. Die Produktion der Pumpenkomponenten ist Mittel zum Zweck, unter den realen Bedingungen einer Metallbearbeitung neue Konzepte zum Energiesparen zu entwickeln.

„Der bisherige Stand der Technik ist, dass einzelne Komponenten unter die Lupe genommen werden“, sagt Institutsleiter Abele. „Wir wollen mit Maschinenbauern, Bauingenieuren und Architekten disziplinübergreifend Maschinenkomponenten, Produktionsmaschinen, Prozesskette, technische Gebäudeausrüstung und -hülle aus dem Blickwinkel Energieeffizienz analysieren und optimieren.“

Die einzelnen Bauteile vernetzen

Der rote Faden ist die mehrfache Vernetzung der einzelnen Bausteine der Fabrik: Ein Wärmenetz verbindet über Wasserrohre die Maschinen untereinander und mit der Gebäudehülle. Die mit kleinen Rohren durchzogene Fassade reagiert auf die Temperaturen der Außenwelt und passt sich an sie an, in dem sie entweder das Wasser in den Rohren kühlt oder erhitzt. Unterstützung erhält sie beim Erhitzen der Halle über das Wärmenetz von der Abwärme der Maschinen, die aber auch andere Anlagen wie der Härteofen nutzen.

„Üblicherweise wird das zum Kühlen der Antriebselemente der Maschine eingesetzte Wasser ständig wieder gekühlt“, sagt Abele. „Das ist Energieverschwendung in Reinkultur. Wir kühlen nun nicht mehr den gesamten Wasservorrat, sondern erhitzen ihn sogar auf 80 °C – zum Beispiel für die nachfolgende Reinigungsanlage für die Metallteile.“ Zum Kühlen der Antriebselemente nutzen die Maschinen stattdessen kaltes Wasser aus der Wasserleitung. Außerdem verknüpft ein Datennetzwerk alle Bereiche miteinander. „Wir kombinieren das Regeln des Energieverbrauchs mit Industrie 4.0“, erklärt der Darmstädter Wissenschaftler.

Energieeffizienz als Thema auf der EMO 2017

Als Mitinitiator beteiligt sich Bosch Rexroth an der ETA-Fabrik. Hier wird unter anderem erforscht und vermittelt, wie sich durch einen gesamtheitlichen Ansatz und intelligente Vernetzung Energie effizienter nutzen lässt – unter realen Rahmenbedingungen an einer Prozesskette eines Hydraulikbauteils aus dem Rexroth-Werk Elchingen.

Details dazu erfahren Interessenten auf der EMO in Hannover vom 18. bis 23. September 2017, auf der Bosch Rexroth außer den Themen vernetzte Hydraulik und Industrie 4.0 auch die Energieeffizienz behandelt. „Die Systematik Rexroth for Energy Efficiency erschließt technologieübergreifend Einsparpotenziale in der spanenden und umformenden Fertigung“, erklärt Hansjörg Sannwald, Leiter Branchenmanagement Werkzeugmaschinen. „So verbrauchen drehzahlvariable Pumpenantriebe für die Hydraulik bis zu 80 % weniger Strom als konstant angetriebene Aggregate.“ (kj)

* Nikolaus Fecht, Fachjournalist aus Gelsenkirchen

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