Energie-Contracting : Wie sich Aixtron 200.000 Euro Energie pro Jahr spart

Manchmal traut man seinen Augen nicht: Routinemessungen ergeben plötzlich Werte, die man nicht nur für möglich hält, sondern auch noch Controller schlaflose Nächte bereiten. Was ist im Hause Aixtron geschehen? Im Rahmen einer Konsolidierung am deutschen Hauptsitz in Herzogenrath wurde festgestellt, dass bei der Erzeugung der erforderlichen Kältemengen für den Labor- und Produktionsbetrieb - trotz moderner und hocheffizienter Anlagen - extrem viel Energie verbraucht wurde. Daraufhin initiierte Aixtron im Jahre 2014 ein Projekt zur grundsätzlichen Überprüfung des Energiemanagements. Gemeinsam mit dem Energiedienstleister SPIE Energy Solutions GmbH wurden auf Basis einer mehrstufigen Analyse der Ist-Situation verschiedene Energieeffizienzmaßnahmen entwickelt und umgesetzt. Diese Schlussfolgerungen für die Optimierung der Energieverbräuche umfassten die Aufnahme der vorhandenen komplexen Anlagentechnik und deren Anforderung, die Bilanzierung und Zuordnung der vorhandenen Energiekosten, eine Konzeption zur Optimierung der Wärme- und Kälteversorgung, die Ermittlung von Einsparpotenzialen für die Wärme- und Kälteversorgung sowie eine Abschätzung der Investitionen zur Umsetzung der Maßnahmen. Als die Analyse vorlag, war den Verantwortlichen klar, dass mittels modernster Regelungs- und Steuerungstechnik sowie einer umfassenden Digitalisierung der Prozesse die Hebung umfangreicher Einsparpotenziale möglich sein sollte.

Ganz so neu war der Ansatz der Energieeffizienzmaßnahmen für das Unternehmen nicht. Denn bereits 2012 wurde in dem modernen Produktions- und Verwaltungsstandort eine zentrale Kälte- und Wärmeerzeugungsanlage in Betrieb genommen, die in ihrer ursprünglichen Konzeptionierung schon auf eine hohe Energieeffizienz ausgerichtet war. Die Kälte wurde zur Maschinenkühlung (Prozesskälte) und zur Klimatisierung (Klimakälte) verwendet und die im Kälteprozess gekoppelt anfallende Wärme zu Heizzwecken in zwei Niedertemperaturnetzen (Auslegung 45°C und 60°C) eingesetzt. Beide Systeme ließen zusätzlich einen direkt befeuerten Absorber als Unterstützung zu. Jedoch erwies sich der Betrieb einer solchen komplexen Anlagentechnik als recht kompliziert und vor allem mussten weitere Energieeffizienzpotenziale identifiziert werden. Das erklärte Ziel der Maßnahmen war nun eine effizientere Kälte- und Wärmeerzeugung und –bereitstellung durch eine Minimierung der ständig zu fördernden Wassermassenströme und des Abstandes zwischen Kalt- und Warmwassertemperaturen. Hierzu wurde von der SPIE Energy Solutions GmbH ein Gesamtkonzept mit vielen aufeinander abgestimmten Maßnahmen zur Effizienzsteigerung entwickelt.

Eine der Maßnahmen widmete sich der Trennung des Prozess- und Klimakaltwassernetzes. Die Aufteilung in unabhängige Netze erfolgte, um die Volumenströme, Förderhöhen der Pumpen und die Temperaturen auf das bedarfsgerechte Minimum des entsprechenden Netzes regeln zu können. Gleichzeitig wurde die Betriebssicherheit für die Prozesskälteverbraucher deutlich erhöht, da sie nun von einer eigenen Pumpengruppe versorgt werden. Eine weitere Maßnahme behandelte die hydraulische Optimierung von Verbrauchern und Erzeugern, die Nachrüstung von Frequenzumrichtern und verschiedene Erweiterungen in der Regelungstechnik. Dies führte zu einer Reduzierung der Stromaufnahme der Pumpen auf einen Bruchteil der Ausgangsbasis. Als zusätzliche Maßnahme wurde eine bereits vorhandene Turbokältemaschine in Betrieb gesetzt. Durch die Installation von Frequenzumrichtern an den zuvor ungeregelten Kühlwasserpumpen und den Einbau von Regelventilen im Kühlwasser wurde die freie Kühlung regelungstechnisch nutzbar gemacht. Eine weitere Optimierung erzielten die Herzogenrather, indem mehrere Kühltürme mit möglichst geringer Leistung statt wenige Kühltürme mit hoher Drehzahl betrieben werden. „Mit Hilfe der umfassenden Analyse und der daraus folgenden Umsetzung der Energieeffizienzmaßnahmen haben wir den Strom- und Gasverbrauch unserer Heiz- und Kühlsysteme um mindestens 74 Prozent und die entsprechenden Energiekosten um über 40 Prozent senken können“, freut sich Karl-Heinz Göbbels, Leiter Facility Management bei Aixtron und einer der Initiatoren des erfolgreichen Projekts. „So werden sich unsere Investitionen in ein innovatives, digital gesteuertes Energiemanagementsystem innerhalb weniger Jahre amortisieren.“

Durch ein Vergleichsverfahren stellte der Elektrotechnikkonzern fest, dass die Erzeugung benötigter Kälte- und Wärmemengen trotz hocheffizienter Anlagen sehr viel Energie benötigt. Welche Maßnahmen das verbesserten.

Weiterentwicklung der Hydraulik und der Regelungstechnik

Optimierung der Volumenströme und Widerstände

Intelligente Erzeugerauswahl

Umbau einer Wärmepumpe

Optimierung der freien Kühlung

Einsatzoptimierung der Rückkühlwerke

Ausbau der Abwärmenutzung

Einrichtung einer Fernüberwachung zur kontinuierlichen Effizienzsteigerung durch den Dienstleister SPIE Energy Solutions GmbH

Das Ergebnis: Eine nachhaltige Senkung des Energieverbrauchs um mindestens 6,4 GWh/Jahr, die zu einer CO2-Reduzierung um 1.884 t/Jahr und zu Kosteneinsparungen im Umfang von 211.000 Euro pro Jahr führen.