Mit der Entscheidung für eine offensive Energiesparpolitik hat man bei Bruder die Weichen für eine nachhaltige Optimierung der Energiekostensituation gestellt. Mit ihrer ganzen Erfahrung und einem neuen Kühlanlagenkonzept hat sich die ONI Wärmetrafo GmbH aus Lindlar eingebracht.

Was lässt Kinderaugen glänzen und erwachsene Männer begeistert diskutieren? Diese Frage beantwortet sich von selbst, wenn man die qualitativ hochwertigen Kunststoff-Spielzeuge aus dem Hause Bruder einmal live erlebt hat. Mit anspruchsvollen, pädagogisch wertvollen und qualitativ hochwertigen Spielgeräten ist die Bruder Spielwaren GmbH & Co KG aus Fürth in mehr als 70 Ländern der Welt erfolgreich. „Wir entwickeln und fertigen Produkte, die auf das besondere Erlebnis- und Lernbedürfnis von Kindern zugeschnitten sind. Mit unseren Spielgeräten und Spielzeugen dürfen Sie einerseits Kind sein, Träume leben und Spielspaß erleben. Andererseits sammeln sie spielerisch Eindrücke aus der Erwachsenenwelt, die als eine gute Basis für das spätere Erwachsenwerden, haften bleiben“, beschreibt der geschäftsführende Gesellschafter Heinz Bruder die Produktphilosophie des Hauses.

Entscheidende Faktoren für den langfristigen Unternehmenserfolg bei Bruder sind ein richtiges Gespür für Marktentwicklungen, Innovationskraft, kundenorientiertes Handeln, solides Wirtschaften und eine Unternehmensführung mit unternehmerischem Weitblick. Ein Faktor darin ist die konsequente Umsetzung einer Energiesparpolitik mit der man den steigenden Energiekostenbelastungen effektiv begegnet. Aktuell ist die Kühlanlagentechnik für die stark gewachsene Kunststoffverarbeitung durch den Energiesparspezialisten ONI aus Lindlar erweitert worden. Die Pluspunkte des neuen Kühlanlagenkonzeptes sind seine hohe Energieeffizienz und Betriebssicherheit.

 

Zukunftsorientierte Erfolgsstrategie

1926 aus kleinsten Anfängen gestartet, ist Bruder Spielwaren heute eines der bedeutendsten Unternehmen weltweit, wenn es um qualitativ hochwertiges und pädagogisch wertvolles Spielzeug geht. Seit Jahrzehnten gelingt es, Spielzeuge zu entwickeln, die Kindern Spielspaß bereiten, ihnen lange Zeit Freude machen, im Gebrauch sicher sind und gleichzeitig die geistige Entwicklung der Kinder fördern. Daraus resultiert die Erfolgsgeschichte des Unternehmens, die sich bereits in der dritten Bruder-Generation fortschreibt. Die Produkte sind um den Globus herum bekannt und werden heute in 70 Länder der Welt geliefert.

Aber auch im Hinblick auf eine optimierte Energieeffizienz nimmt Bruder unter den großen Kunststoffverarbeitern eine führende Position ein. So betreibt man seit Jahren eine offensive Energiesparpolitik. 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. Gleichzeitig 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.

 

Energieoptimierung in zwei Kreisen

Bei Bruder in Fürth ist die Produktion in zwei Bereiche aufgeteilt und wird über zwei getrennte Netze mit Kühlwasser angefahren. Für die Versorgung der Spritzgießmaschinen wird ein klassisches Zweikreis-Kühlsystem eingesetzt. Für den Bereich der Formenkühlung wird ganzjährig eine Kühlwassertemperatur von 12 °C bereitgestellt und für die Hydraulikölkühlung reicht im neu aufgebauten Kühlkreis, bedingt durch die gewählte Wärmeaustauschergeometrie, eine Kühlwasser-Vorlauftemperatur von 35 °C aus. Durch den Systemaufbau als Zweikreis-Kühlsystem und die gewählten Temperaturen in den neuen Netzkreisen wird sichergestellt, dass gleich in beiden Bereichen 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 energieintensive Form der Kühlwassererzeugung so wirtschaftlich wie möglich zu gestalten, hat man sich für den Einsatz von besonders energieeffizienten 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 Energiesparschaltung zur Entlastung der Kältemaschinen vorgesehen. Ein weiterer Bereich, der sich in idealer Weise für den erfolgreichen Einsatz von Energiesparmaßnahmen eignet, ist die Maschinenkühlung. Hier lässt sich die eingesetzte Energie in den Übergangs- und Wintermonaten durch Verwendung einer Wärmerückgewinnung gleich mehrfach nutzen.

 

Kältemaschine im Minimalbetrieb

Für die Kühlung der Spritzgießformen wird ganzjährig Kühlwasser mit einer Vorlauftemperatur von cirka 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. Zudem 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 ernstzunehmenden Faktor. Um dieser Problemstellung wirksam zu begegnen, wurde durch die Projektverantwortlichen von Bruder 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 energieintensiven Einsatz der Kältemaschinentechnik über das Jahr verzichtet.

Zur Erzeugung des Kühlwassers für die Formen der Spritzgießmaschinen in Fürth wurden daher besonders energieeffiziente Kältemaschinen vorgesehen. Durch diese Ausführung der Maschinen wird ein hoher Wirkungsgrad erzielt und damit ein sehr niedriger Energieverbrauch, auch bei permanentem Volllastbetrieb, sichergestellt. Obwohl der Kältemaschinenbetrieb aus energetischer Sicht durch diese Ausführungsvariante bereits optimiert wurde, wollte man den verbleibenden Energieaufwand 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 ONI-Winterentlastung 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 circa 2-3% einer Kältemaschine. Dadurch wird über cirka 65% 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 dem Kühlwasser heizen

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 zu nutzen. Diesen optimalen Ansatz bietet die Kühlenergieversorgung der Spritzgießmaschinen bei Bruder Spielwaren in Fürth.

Durch die Wärmeaustauschergeometrie der Ölkühler in den Spritzgießmaschinen konnte eine Kühlwassertemperaturspreizung von 35/40 °C für den neu aufgebauten Kühlkreislauf gewählt werden. Diese, gegenüber einer Normalspreizung von 30/35 °C, erhöhte Systemtemperaturpaarung liefert gleich mehrere Vorteile. Zum einen wird die Kühlwasserversorgung der Maschinen selbst bei höchsten Sommertemperaturen ohne Spitzenkühlung über Sekundärsysteme auskommen. Darüber hinaus liefert der Kühlwasserrücklauf mit einer Temperatur von 40 °C Abwärme aus den Maschinen, die sich über ein Wärmerückgewinnungssystem direkt für Heizzwecke einsetzen lässt. Im konkreten Fall wird die Abwärme mit einer Leistung von cirka 500 kW gleich für mehrere Einsatzbereiche genutzt. Dadurch wird Abwärme, die bisher kostenintensiv rückgekühlt werden musste, zu wertvoller Heizenergie, die Erdgas oder Heizöl ersetzt. In der Folge können die Heizkosten massiv reduziert werden. 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. Heizwärme auf Niedertemperaturbasis vermischt sich sehr viel schneller mit kühlerer Raumluft, so dass letztlich die Heizwärme dorthin gelangt, wo man sie wirklich braucht.

In kaum einem anderen Bereich wirkt sich die Umsetzung einer Energiesparmaßnahme 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 Wärmerückgewinnung werden die Heizkosten massiv gesenkt, weil kostenlose Abwärme teure Primärenergieträger wie Heizöl oder Erdgas ersetzt. Die Wärmerückgewinnung 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 besoders 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 Bruder definierten Forderungen aber nicht nur dazu, dass der Energiekostenanteil auf ein Minimalmaß reduziert wird. Bruder setzt mit diesem von ONI-Fachleuten geplanten und realisierten Energiekonzept gleichzeitig ein Zeichen im Hinblick auf einen aktiven Umweltschutz. Ökonomie und Ökologie profitieren daher gerade in der Kunststoffverarbeitenden Industrie vom Einsatz energiesparender Maßnahmen.

 

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