MinEnerWe – Die mineralölfreie, energieeffiziente Werkzeugmaschine

Herausforderungen für das produzierende Gewerbe

Unternehmen des produzierenden Gewerbes müssen sich wachsenden Anforderungen an die Energie- und Ressourceneffizienz stellen. Die Aufgabe beschränkt sich dabei nicht nur auf ein Verringern des Energieverbrauchs, sondern auch darauf, den Einsatz von begrenzten Ressourcen zu senken. Diesen Herausforderungen begegnet das von der DBU-geförderte Projekt MinEnerWe mit der Entwicklung eines neuartigen, kombinierten Hydraulik- und Rückkühlaggregates für Werkzeugmaschinen, welches die Energieeffizienz steigert. Der Betrieb mit einem mineralölfreien Fluid schont zudem die endliche Ressource Mineralöl.

Kombiniertes Hydraulik- und Rückkühlaggregat

Gegenstand des Projektes ist es, erstmalig das Hydraulik- und das Rückkühlaggregat einer Werkzeugmaschine zu vereinigen und ein gemeinsames, mineral-ölfreies Fluid zu entwickeln. Nach dem heutigen Stand der Technik wird für das Hydraulikaggregat aufgrund der guten Schmiereigenschaften häufig Mineralöl verwendet, während im Kühlaggregat ein Wasser-Glykol-Gemisch als Fluid mit guten Kühleigenschaften zum Einsatz kommt. Die Herausforderung besteht nun darin, ein Fluid zu entwickeln, dass beide Eigenschaften vereinen kann. Durch das Zusammenführen können die beiden Kreisläufe von nur einer Pumpe bedient werden, dadurch kann auf eine gesamte Motor-Pumpen-Einheit verzichtet werden. Durch das vergrößerte Volumen des gemeinsamen Tanks kann ein energieeffizienteres Konzept für die Kälteanlage genutzt werden. Beide Aspekte sorgen für Energieeinsparungen.

Analyse Hydraulikaggregat

Das Hydraulikaggregat wurde im prototypischen Betrieb analysiert. Das entwickelte mineralölfreie, wasserbasierte Fluid weist  eine  Betriebstemperatur von 26 °C auf, vorher wurde die Hydraulik bei rund 40 °C betrieben. Im Vergleich zum Ausgangszustand lässt sich somit die Verlustleistung des Hydraulikaggregats senken. Durch die Beschaffenheit des mineralölfreien Fluides kann der Pumpendruck bei gleichem Volumenstrom um durchschnittlich 30 % reduziert werden. Damit sinkt auch die Leistungsaufnahme um circa 31 %. Das entwickelte Fluid und die erreichte Temperatursenkung im Hydrauliktank ermöglichen es erstmals, den Hydraulik- und den Kühlwasserkreislauf in einem Aggregat mit gemeinsamem, vergrößertem Tank zusammenzuführen.

Energieeffizientes Kälteanlagenkonzept durch vergrößertes Tankvolumen

Kühlaggregate von Werkzeugmaschinen kühlen zum Beispiel den Schaltschrank und die Hydraulik. Es gibt verschiedene Kälteanlagenkonzepte: Der getaktete Verdichter stellt eine einfache und energieeffiziente Lösung dar, da dieser abschaltet, wenn keine Kühlleistung benötigt wird. Aufgrund der begrenzten zulässigen Schaltzyklenhäufigkeit wird heutzutage bei Anwendungen, die eine hohe Genauigkeit der Temperaturregelung erfordern, allerdings ein Konzept eingesetzt, bei dem sich zwar die Kühlleistung regulieren lässt, die Antriebsleistung des Verdichters aber annähernd konstant bleibt. Daher weist diese Methode eine geringe Energieeffizienz auf. In MinEnerWe ermöglicht das vergrößerte Tankvolumen nun den Einsatz des getakteten Verdichters bei hoher Regelgenauigkeit.

Projektthema:
Energie- und Ressourceneffizienzsteigerung von Werkzeugmaschinen

Projektdurchführung:
BKW Kälte-Wärme-Versorgungstechnik GmbH
Benzstraße 2
72649 Wolfschlugen
07022 | 5003 0
info@bkw-kuema.de
www.bkw-kuema.de

Kooperationspartner:
Carl Bechem GmbH, Hagen, Nordrhein-Westfalen
Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen

AZ 31555