Grupa ZKW: wydajna technologia energetyczna dla systemów oświetleniowych klasy premium
Grupa ZKW, której główna fabryka znajduje się w austriackim Wieselburgu, jest jednym z czołowych dostawców wysokowydajnych systemów oświetleniowych klasy premium oraz modułów elektrycznych i elektronicznych dla przemysłu motoryzacyjnego. Przy budowie nowego zakładu szczególną uwagę poświęcono optymalnemu dopasowaniu wyposażenia technicznego budynku, tworząc w ten sposób podstawę do jak najlepszego wykorzystania zużywanej energii.
Wyjątkową pozycję rynkową zawdzięcza się atutom w obszarach innowacyjności, know-how produkcyjnego, elastyczności, niezawodności i serwisu. Istotnym celem przy opracowywaniu systemów oświetleniowych jest poprawa wydajności zarówno pod względem wykorzystania energii, jak i jasności. Kwestia poprawy wydajności jest jednak również celem stale realizowanym w całej organizacji koncernu. Od lat w obszarze zaopatrzenia w energię realizowana jest więc ofensywna polityka oszczędzania energii. Aktualnym przykładem jest nowa budowa fabryki szyb osłonowych z centrum logistycznym, która powstała w strefie przemysłowej Haag w Wieselburgu.
Niezależnie od warunków oświetleniowych, zasada „widzieć i być widzianym” ma w ruchu drogowym znaczenie kluczowe. Z tego powodu wydajność systemów oświetleniowych w przemyśle motoryzacyjnym jest nieustannie poddawana weryfikacji i stanowi wyzwanie dla kreatywności projektantów. Oprócz technologii istotną rolę odgrywa również wygląd tych systemów. Systemy reflektorów powinny więc nie tylko rozjaśniać ciemność nocy, ale także nadawać pojazdowi atrakcyjny i dynamiczny wygląd. Produkcja tak złożonych i wydajnych systemów oświetleniowych oraz ich komponentów wymaga odpowiednio wysoko wykwalifikowanego i bezpiecznego środowiska produkcyjnego. W sektorze zasilania energią i mediami szczególne wymagania stawiane są zatem dziedzinom techniki chłodniczej, ogrzewania, sprężonego powietrza oraz techniki klimatyzacyjnej i wentylacyjnej. Dlatego przy projektowaniu i wdrażaniu technologii systemowej ważne jest zapewnienie najwyższej możliwej wydajności, stałości i bezpieczeństwa. „Wspólnie z ekspertami ONI opracowaliśmy kompleksową koncepcję zasilania mediami, która została dostosowana do wymagań naszych warunków produkcyjnych. Zrozumiałe jest, że na pierwszym planie znalazło się bezpieczeństwo zasilania. Podobnie jak w naszych innych zakładach, również w przypadku nowej budowy w strefie przemysłowej Haag chcieliśmy osiągnąć najwyższą możliwą efektywność energetyczną, ponieważ koszty energii stanowią dla nas istotny czynnik obciążający. Z tego powodu zwróciliśmy szczególną uwagę na optymalne dopasowanie wyposażenia technicznego budynku. W ten sposób stworzyliśmy podstawę do jak najlepszego wykorzystania zużywanej energii” – tak Günter Parb, kierownik ds. obiektu, opisuje cel wyznaczony na początku planowania projektu.
Kluczem do wydajności jest temperatura systemu
W nowej fabryce ZKW w Wieselburgu-Haag produkowane są osłony do reflektorów klasy premium. Same osłony są wytwarzane w procesie formowania wtryskowego, a następnie poddawane złożonej obróbce końcowej w celu uzyskania właściwości niezbędnych do eksploatacji w warunkach drogowych. Do produkcji osłon wykorzystywane są hydrauliczne wtryskarki Engel o sile zamykania od 11 000 do 17 000 kilonewtonów. Narzędzia i układ hydrauliczny maszyn są zasilane przez dwa oddzielne obwody chłodzące o różnej temperaturze.
Ta separacja systemów została świadomie wybrana, ponieważ chciano stworzyć warunki do wykorzystania bezpłatnie dostępnego ciepła odpadowego do celów grzewczych, a nie po prostu odprowadzać je do środowiska. „Z realizacji podobnych projektów w innych nieruchomościach wiemy o wielu zaletach tego odzyskiwania energii. W ten sposób, szczególnie w miesiącach przejściowych i zimowych, nie tylko wykorzystujemy zużytą energię podwójnie, ale także unikamy w tych okresach nakładów energetycznych związanych z chłodzeniem zwrotnym za pomocą konwencjonalnych instalacji chłodniczych”, opisuje zalety tej technologii Peter Teufel, osoba odpowiedzialna za eksploatację instalacji.
Aby zapewnić dostęp do ciepła odpadowego z obiegu chłodzenia maszyn jak najszerszemu gronu odbiorców, a jednocześnie umożliwić integrację z innymi źródłami ciepła odpadowego na jak najwyższym poziomie, maszyny zostały wyposażone w tzw. chłodnice tropikalne. Wymienniki te są w stanie utrzymać temperaturę oleju hydraulicznego na optymalnym poziomie przy różnicy temperatur wody chłodzącej wynoszącej od 42 do 37 stopni Celsjusza. Temperatura w powrocie obiegu chłodzenia, wyższa o siedem kelwinów w porównaniu z maszynami o standardowym wyposażeniu, oprócz szerokich możliwości zastosowania jako nośnik ciepła, ma tę zaletę, że pozwala na znaczne zmniejszenie powierzchni użytkowej wymienników ciepła. W rezultacie zmniejszają się koszty inwestycyjne związane z systemem odzyskiwania ciepła. Tylko z chłodzenia maszyn dostępnych jest zatem około 450 kilowatów ciepła odpadowego do zasilania sieci ciepłowniczej.
Z wytwarzania sprężonego powietrza, które zostało zaprojektowane z odpowiednimi chłodnicami oleju do odzyskiwania ciepła, pochodzi dodatkowe 210 kilowatów ciepła odpadowego, a z wytwarzania wody chłodzącej dla różnych obszarów przedsiębiorstwa o temperaturze zasilania 17 stopni Celsjusza – do 1225 kilowatów do celów grzewczych.
Optymalizacja temperatury narzędzi pod kątem procesu
Wysokiej jakości elementy formowane, takie jak osłony reflektorów produkowane przez ZKW, które muszą ponadto charakteryzować się pozbawioną naprężeń, jednorodną strukturą materiału, wymagają w procesie formowania wtryskowego jasno określonych i stale utrzymywanych warunków produkcyjnych. Jest to zrozumiałe, jeśli weźmie się pod uwagę, że najlepsze innowacje produktowe mogą w pełni wykorzystać swój potencjał tylko wtedy, gdy proces produkcji jest zarządzany w taki sposób, aby zapewnić stabilność procesu dla całej partii przy możliwie najkrótszych czasach cyklu oraz stałym monitorowaniu procesu w celu osiągnięcia zerowej liczby błędów. W produkcji form wtryskowych kluczowe znaczenie ma zatem regulacja temperatury formy. Tylko inteligentne zarządzanie temperowaniem, które indywidualnie steruje i monitoruje każdy obwód temperowania formy, zapewnia zachowanie charakterystycznej struktury termicznej wytwarzanej części formowanej. Ze względu na najwyższe wymagania jakościowe w firmie ZKW zamiast konwencjonalnych systemów temperowania stosuje się dynamicznie działające, wieloobwodowe systemy temperowania Rhytemper®. Dzięki monitorowaniu bilansu energetycznego i dostosowywaniu parametrów, takich jak różnica temperatur i przepływ objętościowy w każdym obwodzie temperowania, zapewnia się, że charakterystyka termiczna elementu formowanego pozostaje niemal stała. Dzięki zastosowaniu technologii „Rhytemper®” z góry zmniejsza się również nakład pracy związany z termicznym rozruchem form, ponieważ parametry termiczne elementu formowanego są dostępne natychmiast po zmianie formy.
W przypadku wymiany formy i zakończenia jej podgrzewania, po wydaniu zezwolenia na produkcję optymalna temperatura powierzchni formy jest regulowana w najkrótszym możliwym czasie i monitorowana przy każdym cyklu. Niezbędna do tego jednostka zasilająca obieg chłodzący wraz z elementami pomiarowymi i sterującymi oraz odpowiednim regulatorem jest zamontowana w bezpośrednim sąsiedztwie płyty formy, co pozwala zaoszczędzić miejsce i ograniczyć długość przewodów do minimum. Po stronie wody chłodzącej zasilanie odbywa się poprzez oddzielny obieg o różnicy temperatur od 17 do 20 stopni Celsjusza. Chłodzenie powrotne odbywa się głównie poprzez niemal bezpłatne zasilanie wodą studzienną, które nie wymaga dodatkowej energii pierwotnej, z wyjątkiem energii elektrycznej zużywanej do zasilania pomp. Tylko w przypadku, gdy wydajność studni jest niewystarczająca lub pobór mocy przez podłączenie innych odbiorników przekracza wydajność studni, w celu pokrycia szczytowego obciążenia stosuje się chłodzone wodą, wysoce wydajne agregaty chłodnicze.
Niewielkie zużycie energii dla dobrego klimatu
„Dla poszczególnych działów przedsiębiorstwa, zwłaszcza w strefach produkcyjnych, odpowiednie wymagania dotyczące warunków wentylacyjnych są jasno określone i muszą być zapewnione przez odpowiednie systemy przez cały rok. Zakres tych rozwiązań sięga od prostej wentylacji i wywiewu powietrza aż po technologię pomieszczeń czystych na najwyższym poziomie. Zazwyczaj eksploatacja tych instalacji wentylacyjnych wiąże się ze znacznymi kosztami energii. Dlatego już na etapie opracowywania koncepcji, we współpracy z ekspertami z firmy ONI, postawiliśmy na najwyższą możliwą efektywność energetyczną, aby zminimalizować koszty energii” – wyjaśnia Peter Teufel, opisując wyznaczony cel.
Wentylacja w obszarze formowania wtryskowego jest realizowana za pomocą trzech centralnych urządzeń strefowych o wydajności powietrza wynoszącej 50 000 metrów sześciennych na godzinę każde. Wszystkie urządzenia są wyposażone w po jednym wymienniku ciepła do pracy w trybie ogrzewania i chłodzenia.
Zapotrzebowanie na energię grzewczą jest zaspokajane niemal w 100 procentach dzięki wykorzystaniu ciepła odpadowego z wtryskarek, sprężarek powietrza lub instalacji wytwarzania zimnej wody. Zapotrzebowanie na energię chłodniczą jest zaspokajane przez system zaopatrzenia w wodę studzienną, a w okresach szczytowego zapotrzebowania wykorzystuje się wodę chłodzącą wytwarzaną przez wysoce wydajne agregaty chłodnicze chłodzone wodą. Analogicznie do tej struktury systemu zorganizowane są również obszary wyposażone w urządzenia strefowe do dostarczania klimatyzowanego powietrza.
„Musimy zapewnić stuprocentowe bezpieczeństwo w zakresie dostaw mediów, takich jak woda grzewcza i chłodząca, sprężone powietrze lub klimatyzowane powietrze w pomieszczeniach, poprzez odpowiednie środki.
W tym obszarze jednak za bezpieczeństwem dostaw dość szybko podąża wymóg ekonomicznie zoptymalizowanej efektywności energetycznej. Nawet jeśli ceny energii obecnie nieco spadły, we wszystkich realizowanych przez nas instalacjach i stosowanych systemach dbamy o to, aby przy uwzględnieniu aspektów ekonomicznych zapewnić najwyższą możliwą efektywność energetyczną. W ten sposób chcemy zadbać o to, aby nasze koszty energii były trwale utrzymywane na minimalnym poziomie. W ramach kompleksowej koncepcji instalacji zrealizowanej w tej lokalizacji wspólnie z firmą ONI wykorzystano wszystkie możliwe możliwości oszczędnościowe, aby osiągnąć wyznaczony cel. Dzięki temu jesteśmy dobrze przygotowani na przyszłość również w tej lokalizacji” – tak wspólnie podsumowali kierownicy projektu Günther Parb i Peter Teufel.
