Energieeffizienz von Technologien zur Kunststoffherstellung – BKM
Die kunststoffverarbeitende Industrie ist eine mittelständisch geprägte Branche und kennzeichnet sich durch eine sehr große Produktvielfalt. Das Portfolio reicht von Rohmaterialien über Verpackungen, Autoteile oder Baubedarf bis hin zu Elektronikartikeln und Medizinprodukten.
Gleichzeitig handelt es sich um eine energieintensive Branche. Das Thema Energieeffizienz spielt deshalb für uns eine große Rolle.
In vielen Bereichen besteht Potenzial für Energieeinsparungen, das ausgeschöpft werden kann.
Das betrifft die Technologien zur Kunststoffherstellung genauso wie die Nutzung von Abwärme oder den Einsatz von effizienten Antriebs- und Pumpensystemen.
Moderne Spritzgussmaschinen, leistungsstarke Kühlsysteme oder innovative Verfahren zur Trocknung des Kunststoffgranulats können nicht nur den Energiebedarf senken und die CO2-Bilanz verbessern, sondern als wirtschaftlich sinnvolle Maßnahmen auch die Wettbewerbsfähigkeit erhöhen.
Inhalt:
Energieverbrauch als Kostenfaktor
In einer energieintensiven Branche wie der Herstellung und Verarbeitung von Kunststoff stellt der Energieverbrauch einen beachtlichen Kostenfaktor dar.
Die hohe Energieintensität in Kombination mit den vergleichsweise hohen Preisen für elektrische Energie bringt es mit sich, dass energieeffiziente Maßnahmen die Kosten spürbar senken und dadurch zu einem wichtigen Wettbewerbsvorteil werden können.
Etwa 60 Prozent des Energiebedarfs bei der Kunststoffherstellung und -verarbeitung entfallen auf elektrische Energie, den Rest machen Mineralöl und Erdgas aus. Bei der Produktion von Kunststoffverpackungen ist der Anteil sogar noch höher. Hier entfallen rund 80 Prozent des Gesamtenergiebedarfs auf elektrische Energie.
Eingesetzt wird die elektrische Energie in mechanischen und thermischen Produktionsprozessen. In einem klassischen Spritzgießbetrieb fließt der Großteil der eingebrachten elektrischen Energie in die Produktionsanlage als solche.
Bei vielen Vorgängen im Zuge der Herstellung und Verarbeitung von Kunststoff ist Wärme notwendig.
Zu diesen Abläufen gehören zum Beispiel das Trocknen von Granulaten, um sie für die Weiterverarbeitung aufzubereiten, das Formen der Kunststoffteile in den verschiedenen Verfahren oder das Aufschäumen von Kunststoffen wie Polystyrol (PS) mit Dampf. Kälte hingegen wird in erster Linie benötigt, um die Maschinen und Werkzeuge zu kühlen.
Energiebedarf nach Verfahren und Kunststoff
Die kunststoffverarbeitende Industrie ist hierzulande eine vergleichsweise junge Branche, die ein stetiges Wachstum verzeichnet. Sie besteht überwiegend aus kleinen und mittleren Unternehmen mit weniger als 250 Beschäftigten.
Ein Spiegelbild für die Vielfalt der Branche sind die vier Sparten, in die sich die Kunststoffherstellung im Wesentlichen gliedert:
- Platten, Folien, Schläuche und Profile
- Verpackungsmaterial
- Artikel des Baubedarfs
- Kunststoffwaren sonstiger Art
Zu den wichtigsten Abnehmern der Kunststofferzeugnisse gehören die Lebensmittel-, die Automobil-, die Bau- und die Medizinindustrie.
Am meisten Energie bedarf die Herstellung von Platten, Profilen, Schläuchen und Folien aus Kunststoff. Wie hoch der Energieverbrauch ausfällt, hängt aber auch davon ab, welches Polymer wir verarbeiten.
Teilkristalline Thermoplasten wie Polyamid (PA), Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP) benötigen bei der Verarbeitung rund dreimal so viel Energie wie amorphe Kunststoffe wie Polyvinylchlorid (PVC), Polycarbonat (PC) oder Polystyrol (PS).
Verschiedene Ansätze für Energieeffizienz
Schauen wir uns die einzelnen Arbeitsschritte in der Kunststoffherstellung und -verarbeitung an, sehen wir, dass Energie über den ganzen Prozess hinweg ab der Vorbehandlung über die Plastifizierung und die Formgebung bis hin zur Nachbehandlung in unterschiedlichen Arten mechanisch und thermisch angewendet wird. Oft gibt es hier Potenzial für eine energieeffiziente Ausgestaltung.
Die Einsparpotenziale innerhalb der Arbeitsprozesse werden meist erst dann deutlich, wenn die Systeme umfassend analysiert oder energieeffizienten Innovationen direkt gegenübergestellt werden.
An dieser Stelle zeigt sich, dass Einsparungen nicht nur im Herstellungsprozess selbst liegen, sondern auch daraus resultieren können, dass die Kunststoffprodukte nachhaltig entwickelt und genutzt werden.
Maßnahmen für mehr Energieeffizienz
Die Grundlage zur Erschließung von Energieeffizienzpotenzialen schafft ein betriebliches Energiemanagement. Sein Ziel besteht darin, den Verbrauch und die Kosten für die Energie im Betrieb systematisch zu erfassen und die energiebezogenen Leistungen konstant zu optimieren.
Im Ergebnis sollen der Energieeinsatz, der Energieverbrauch, die Energiekosten und auch die CO2-Emissionen nachhaltig sinken.
Ein strategisch betriebenes Energiemanagement geht damit einher, dass die Prozesse in der Kunststoffherstellung und die Abläufe in der Kunststoffverarbeitung ebenfalls stetig optimiert werden.
Einen weiteren Ansatzpunkt bietet das Produktdesign. Eine umweltgerechte Produktgestaltung, auch als Ökodesign bezeichnet, möchte erreichen, dass die Umweltauswirkungen eines Kunststoffprodukts über seine gesamte Lebensdauer hinweg möglichst gering sind.
Dazu wird ein Kunststoffprodukt so entworfen, dass es einerseits alle relevanten Anforderungen etwa mit Blick auf die Funktionalität, die Stabilität und die Sicherheit erfüllt und andererseits unter dem Gesichtspunkt der Umweltfreundlichkeit optimiert ist.
Lösungsansätze für mehr Energieeffizienz bei den Technologien zur Kunststoffherstellung und -verarbeitung ergeben sich insbesondere durch folgende Maßnahmen:
- Kunststoffgranulat mit innovativen, energieeffizienten Verfahren trocknen
- Hydrauliköle effizient nutzen
- Spritzgussmaschinen mit elektromechanischem Antrieb einsetzen
- Formschäumungsprozesse durch innovative Werkzeugtechnik optimieren
- Kühlsystem effektiv ausgestalten
- Kunststoffrezyklate verwenden, um die Ressourceneffizienz zu erhöhen
- Lastspitzen identifizieren und vermeiden
Ein großer Teil der Energie, die in den Produktionsprozess fließt, wird als Wärme wieder freigesetzt. Energieeffizient ist, Abwärme zum Beispiel durch Dämmmaßnahmen zu vermeiden und die entstehende Abwärme betriebsintern zu nutzen.
Das ist zum Beispiel möglich, indem wir die Abwärme nutzen, um die Brennluft vorzuwärmen, Warmwasser aufzubereiten oder die Betriebsstätte zu heizen.
Nicht zuletzt können wir die Kunststoffherstellung energieeffizienter ausgestalten, indem wir in moderne und leistungsstarke Antriebs-, Pumpen-, Druckluft- und Beleuchtungssysteme investieren.
