Wehrle: Precyzyjna kontrola kosztów energii
Kompleksowa koncepcja oszczędzania energii dla zakładu formowania wtryskowego.
Technika pomiaru przepływu to specjalność firmy Wehrle z Furtwangen, która wywodzi się z branży zegarmistrzowskiej. Jednym z głównych obszarów działalności tej tradycyjnej firmy jest technologia tworzyw sztucznych, w ramach której obecnie na około 70 wtryskarkach, głównie w technologii 2K, produkowane są precyzyjne elementy. Oprócz ciągłych innowacji w zakresie produktów i produkcji, zainwestowano znaczne środki w technologie służące trwałemu obniżeniu zużycia energii – aby również w przyszłości móc produkować w Niemczech po kosztach konkurencyjnych na skalę światową.
Firmy z 170-letnią historią sukcesów są rzadkością w Niemczech i Europie. Rozpoczynając od produkcji zegarków Trompeter, które dziś można podziwiać w niemieckim muzeum zegarków, firma przez całą swoją historię do dziś zawsze koncentrowała się na produktach precyzyjnych. Obecnie najważniejszymi filarami działalności są dwa działy biznesowe: „Metering” i „Precision Plastics”, które produkują elementy i podzespoły z tworzyw sztucznych dla klientów z różnych branż. Do tego celu służy ponad 70 nowoczesnych wtryskarek, w dużej mierze wyposażonych w technologię 2K. Zakres siły zamykania wynosi od 250 do 2200 kilonewtonów, a waga pojedynczych elementów wynosi od 0,01 do 600 gramów.
Pozytywny rozwój firmy znajduje odzwierciedlenie w stale rosnącej liczbie pracowników oraz w niedawno wybudowanym nowym obiekcie. Na powierzchni około 11 000 metrów kwadratowych rozmieszczonej na czterech kondygnacjach znalazły swoje nowe, atrakcyjne miejsce: w piwnicy – centrala energetyczna, na parterze – odlewnia tworzyw sztucznych, na pierwszym piętrze – pomieszczenia biurowe, a na drugim piętrze – wyposażona w najnowocześniejszą technologię hala narzędziowa oraz pomieszczenia socjalne. Architektura budynku i wnętrz, a także poszczególne obszary operacyjne zostały zaprojektowane z myślą o optymalnym przebiegu procesu produkcyjnego. „Jako średniej wielkości przedsiębiorstwo o bogatych tradycjach w Schwarzwaldzie, jesteśmy przywiązani do naszej lokalizacji i ludzi, którzy z pasją przyczyniają się do osiągnięcia naszych celów. Z tego powodu projektujemy i produkujemy wyłącznie w Niemczech. We wszystkich naszych działaniach zawsze mamy na uwadze kwestię efektywności energetycznej, aby wnieść swój wkład w ochronę środowiska. W celu wdrożenia koncepcji energetycznej w naszym nowym projekcie budowlanym szukaliśmy zatem partnera z bogatym doświadczeniem. Po przeprowadzeniu badań rynkowych i analizie informacji dotyczących obiektów referencyjnych, zaprosiliśmy do współpracy specjalistę ds. oszczędzania energii, firmę Oni z Lindlar. Wspólnie zrealizowaliśmy koncepcję zaopatrzenia w energię, która wyznacza nowe standardy pod względem ekonomii i ekologii” – tak swoją decyzję opisuje Georg Herth, wspólnik zarządzający firmy E. Wehrle GmbH.
Wykorzystanie zasobów naturalnych
Jeśli jako medium chłodzące można wykorzystać wodę studzienną, dysponuje się niezwykle ekonomicznym nośnikiem energii chłodniczej. Na terenie firmy Wehrle już wiele lat temu wykonano odwiert studni w celu zaopatrzenia pierwszej lakierni. Został on włączony do nowej koncepcji zaopatrzenia i zoptymalizowany. Dostępna ilość wody jest obecnie wykorzystywana w najlepszy możliwy sposób w zakresie dopuszczalnego rozrzutu temperatur. W ten sposób obwody zasilające o różnych temperaturach są w miarę możliwości łączone szeregowo. Takie połączenie szeregowe jest możliwe dzięki doborowi temperatur zasilania w poszczególnych obwodach chłodniczych. W celu zasilania wtryskarek w zakresie chłodzenia hydraulicznego wybrano zakres 25/30 °C, w zakresie chłodzenia narzędzi – 15/18 °C, a w zakresie wentylacji – 12/18 °C. Ponieważ poszczególne obwody są obsługiwane oddzielnie od sieci chłodzenia powrotnego za pomocą wymienników ciepła, istnieje również możliwość wykorzystania ciepła odpadowego z chłodzenia hydraulicznego maszyn do celów grzewczych.
Bezpieczeństwo dostaw ma priorytetowe znaczenie
Dotrzymywanie terminów dostaw jest prawdopodobnie najważniejszym wymaganiem stawianym dostawcom przez klientów. Wymóg ten nabiera szczególnego znaczenia zwłaszcza wtedy, gdy części muszą być dostarczane „just-in-time” lub „just-in-sequence”. Aby być przygotowanym na wszelkie ewentualności, w firmie Wehrle w Furtwangen wszystkie systemy i wymienniki ciepła zostały zaprojektowane w taki sposób, aby w każdej chwili zapewnić podwójne bezpieczeństwo dostaw. Ponadto, gdyby w miesiącach letnich zaopatrzenie w wodę ze studni okazało się niewystarczające lub gdyby potrzebna była większa moc w szczytowym momencie, można natychmiast włączyć agregat chłodniczy o mocy chłodniczej 310 kilowatów.
Chłodzenie pozwala obniżyć koszty ogrzewania
Aby ogrzać zakład o powierzchni kilku tysięcy metrów kwadratowych, obejmujący hale produkcyjne, biura i magazyny, w miesiącach przejściowych i zimowych, zazwyczaj potrzeba znacznych ilości gazu ziemnego lub oleju opałowego. Zużycie energii grzewczej i wynikające z tego koszty eksploatacyjne są zatem znaczne. Ponadto do wytwarzania i dystrybucji ciepła niezbędna jest kotłownia wyposażona w kocioł, palnik i układ odprowadzania spalin. Aby utrzymać koszty inwestycyjne, a ostatecznie koszty ogrzewania na jak najniższym poziomie, firma Wehrle postawiła przede wszystkim na wykorzystanie ciepła odpadowego ze wszystkich możliwych obszarów. Jako szczególnie atrakcyjne źródła zidentyfikowano zasilanie energią chłodniczą układu hydraulicznego wtryskarek oraz obieg chłodzący sprężarek powietrza.
W przypadku wtryskarek w obu obszarach produkcyjnych do chłodzenia hydrauliki maszyn dostarczana jest woda chłodząca o różnicy temperatur 25/30 °C i wydajności 300 kilowatów. Chłodzenie powrotne odbywałoby się zazwyczaj również w miesiącach przejściowych i zimowych za pośrednictwem systemu wody studziennej.
W tym przypadku energia już raz wykorzystana jest po prostu wykorzystywana po raz drugi poprzez przekształcenie obiegu chłodzącego w obieg grzewczy. Wykorzystanie to jest możliwe dzięki temu, że w nowym budynku ułożono przemysłowe ogrzewanie podłogowe, które dzięki odpowiednio dużej gęstości powierzchni grzewczej wystarcza mu temperatura zasilania wynosząca 30 °C i pozwala na ogrzanie pomieszczeń do temperatury zadanej. Ponadto z instalacji sprężonego powietrza dostępne jest ciepło odpadowe o temperaturze 70 °C, które za pośrednictwem systemu wymienników ciepła jest również przekształcane w ciepło niskotemperaturowe i udostępniane dla ogrzewania podłogowego oraz systemu wentylacyjnego. Dzięki tej rekuperacji ciepła bezpłatne ciepło odpadowe staje się cenną energią grzewczą, która zastępuje gaz ziemny i olej opałowy, zapobiegając w ten sposób niepotrzebnemu obciążeniu środowiska.
Wrażliwe obszary produkcyjne, w których wytwarza się produkty wysokiej jakości, wymagają precyzyjnie zaprojektowanej wentylacji pomieszczeń. Niestety, praktyka nieustannie pokazuje, że kosztowne systemy wentylacyjne w zakładach są energochłonne, a mimo to nie zapewniają pożądanego efektu. Ponieważ elementy formowane, montowane w firmie Wehrle w precyzyjnych przyrządach pomiarowych, muszą spełniać najwyższe wymagania dotyczące jakości produktu, konieczne jest zapewnienie stałych warunków produkcyjnych w każdych okolicznościach. W zakresie jakości powietrza w pomieszczeniach i rozkładu temperatury w firmie Wehrle postawiono na koncepcję wentylacyjną opracowaną przez firmę Oni, która została zaplanowana i zrealizowana z uwzględnieniem wszystkich aspektów dotyczących niezawodności, efektywności energetycznej i bezpieczeństwa działania.
W ten sposób zastosowano różne systemy nawiewnych, które zostały optymalnie dostosowane do geometrii pomieszczeń. Należą do nich nawiewniki podłogowe w halach produkcyjnych oraz węże nawiewne umieszczone w suficie. Dzięki temu zapewniono, że powietrze nawiewane dociera dokładnie tam, gdzie jest potrzebne. Duże powierzchnie wylotowe zapewniają ponadto, że powietrze nawiewane jest wprowadzane z niską prędkością przepływu. Zapobiega to powstawaniu uciążliwych zawirowań powietrza i prądów punktowych. Do ogrzewania świeżego powietrza, które musi być doprowadzone, w okresie przejściowym i zimowym wykorzystuje się ciepło odpadowe maszyn lub sprężarek powietrza. Wykorzystanie darmowego ciepła odpadowego do ogrzewania powietrza ma oczywiście niezwykle pozytywny wpływ na bilans energetyczny, a ostatecznie na roczne koszty eksploatacyjne przedsiębiorstwa.
Zaufanie to dobrze, ...
...Lepiej mieć wszystko pod kontrolą. Wiarygodne kalkulacje ekonomiczne i wzorcowe projekty referencyjne z pewnością mogą być pomocne w podejmowaniu decyzji, ale dobrze jest móc jednym spojrzeniem sprawdzić prognozowane oszczędności oraz stan techniczny instalacji. W przypadku firmy Wehrle kierownictwo przedsiębiorstwa chciało mieć właśnie taką możliwość, aby móc z perspektywy czasu ocenić swoją decyzję o wyborze instalacji zoptymalizowanej pod kątem energetycznym, a jednocześnie mieć pod kontrolą sytuację instalacji. W tym celu zainstalowano system regulacji, w którym wizualizowane są wszystkie istotne dane dotyczące instalacji. W centrum znajduje się moduł PLC z oprogramowaniem systemowym optymalizującym zużycie energii, opracowanym przez firmę Oni, które jako dynamiczny system zarządzania przejmuje organizację dostaw energii w firmie Wehrle. Tutaj zbierają się wszystkie informacje o stanie całego systemu, są one analizowane, a stąd komponenty systemu otrzymują wszystkie niezbędne polecenia. System regulacji rozpoznaje na przykład natychmiast, kiedy szczytowe obciążenie wymaga włączenia chłodzenia agregatami chłodniczymi lub w którym obszarze możliwe jest obecnie wykorzystanie ciepła odpadowego. Dzięki temu zapewnione jest, że zużywa się zawsze tylko tyle energii pierwotnej, ile jest absolutnie konieczne. Jeśli w danym obszarze przedsiębiorstwa potrzebne jest ciepło grzewcze, odpowiednia moc jest udostępniana z obiegu chłodzenia maszyn lub sprężonego powietrza. Zmniejszenie w ten sposób mocy chłodzenia powrotnego powoduje z kolei zmniejszenie chłodzenia studni.
W dobrej kondycji
Projekt Wehrle stanowi doskonały przykład tego, że kompleksowe koncepcje energetyczne otwierają możliwości szczególnie ekonomicznego, a tym samym oszczędnego wytwarzania energii. „We wszystkich obszarach, od techniki chłodniczej po wentylację i pompy, postawiliśmy na najnowocześniejsze rozwiązania systemowe i cieszymy się, że dzięki zrealizowanej koncepcji energetycznej nie tylko możemy produkować w sposób szczególnie energooszczędny, ale także, dzięki utrzymaniu zużycia energii elektrycznej i gazu na minimalnym poziomie, wnosimy istotny wkład w ochronę środowiska. Specjaliści z firmy Oni wspierali nas wzorowo od pierwszej rozmowy projektowej aż po przekazanie instalacji pod klucz i nadal są dla nas partnerem pierwszego wyboru w kwestii niezawodnych i energooszczędnych systemów instalacyjnych” – tak Georg Herth podsumowuje wdrożoną koncepcję energetyczną w Furtwangen.
