Projekt 08222/01

Förderschwerpunkt Holz: Ausarbeitung einer Optimierungsstrategie zur Reduzierung des Energieverbrauchs von Absauganlagen im Bereich der holzverarbeitenden Unternehmen und Weiterentwicklung hierfür geeigneter EDV-gestützter Planungsinstrumentarien

Projektdurchführung

SEEGER ENGINEERING GmbHEnergie- und Umwelttechnik
Industriestr. 25 - 27
37235 Hessisch Lichtenau

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

In vielen Gewerbeunternehmen, wie z. B. im Bereich der Holzverarbeitung, müssen Absauganlagen eingesetzt werden, um die Staubbelastung der Arbeitsplätze in bestimmten Grenzen zu halten und zum Abtransport der Späne. Einschlägige Beobachtungen lassen den Schluss zu, dass ein Großteil der vorhandenen Absauganlagen überdimensioniert sind. Dabei kann davon ausgegangen werden, dass die Auslegung weniger unter Optimierungsgesichtspunkten sondern vielmehr unter der Sicherstellung der erforderlichen Absaugleistung erfolgt. Dies resultiert in entsprechenden Sicherheitszuschlägen bei der Dimensionierung der in der Regel elektrisch angetriebenen Lüfter. Die Absaugleistung geht dabei beim elektrischen Energieverbrauch des Ventilators mit der 3. Potenz ein. So führen geringe Überdimensionierungen schon zu einem deutlichen Strommehrverbrauch. Weiterhin entziehen überdimensionierte Absauganlagen den Arbeitsstätten mit der abgesaugten Luft unnötig viel Wärme und führen auf Grund der höheren Luftgeschwindigkeit zu erhöhten Lärmbeeinträchtigungen.
Ziel des Vorhabens ist es daher, an den Anlagen zweier beispielhafter Holz verarbeitender Unternehmen geeignete Optimierungsstrategien zur Reduzierung des Energieverbrauchs aufzuzeigen. Dazu sollen die
- Kleinabsauganlage einer Schreinerei (Bau- und Möbelschreinerei Horn) und
- das komplexe System von 3 Absaugsträngen in einem holzverarbeitenden Betrieb (Holzverarbeitungswerk Reese GmbH) untersucht werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenVon einem gezielten ingenieurmäßigen Vorgehen wird erwartet, dass der Stromverbrauch der betrachteten Anlagen um 20 - 25 % reduziert werden kann. Damit soll modellhaft aufgezeigt werden, dass eine qualifizierte Planung solcher Anlagen zum einen zur Senkung der Betriebskosten (Strom- und Wärmekosten) und zum anderen zur Reduzierung der erforderlichen Investitionen (kleinere Lüfter und ggf. kleinere Kanalquerschnitte) führen kann.
Das Vorhaben wurde in folgenden Einzelschritten abgearbeitet:
- Ist-Zustandsermittlung,
- Ist-Analyse,
- Aufzeigen von Schwachpunkten,
- Erarbeitung von Optimierungskonzepten,
- Dokumentation und Veröffentlichung der Ergebnisse.
Die Ergebnisse des Vorhabens wurden parallel zur Weiterentwicklung, Optimierung und Verifizierung eines entsprechenden EDV-gestützten Planungsinstruments genutzt. Damit steht zukünftig ein umfassendes und erprobtes Werkzeug für die Optimierung solcher Absauganlagen zur Verfügung.


Ergebnisse und Diskussion

Die vorhandene Absauganlage des Holzverarbeitungswerkes Reese in Emmerthal wurde eingehend analysiert. Hierauf aufbauend wurde ein Konzept für eine optimierte Absauganlage entwickelt und von der Firma Reese umgesetzt. Im Ergebnis konnte der elektrische Energieverbrauch der Absauganlage um etwa 85.000 kWh/a entsprechend 26 % reduziert werden. Darüber hinaus konnte der Reststaubgehalt in der Abluft und die Luftqualität im Maschinenbereich durch die Optimierung der Absauganlage deutlich verbessert werden. Schließlich konnte die Lärmemission von 45 dB(A) auf unter 40 dB(A) am nächstgelegenen Wohngebäude reduziert werden. Durch die optimierte Fahrweise der Absauganlage werden in der Heizperiode aus der Produktionshalle 110 bis 150 Mio. m3 aufgewärmte Luft weniger abgesaugt. Dies entspricht einer Energieeinsparung in Höhe von etwa 550.000 kWh/a oder einer Verminderung des CO2-Ausstoßes um ca. 550 t/a. Gegenüber einer konventionellen Absauganlage mit 3 separaten Absaugsträngen weist das hier umgesetzte Konzept erforderliche Mehrinvestitionen in Höhe von ca. 50.000 DM aus. Dem stehen die o. g. Einsparungen an elektrischer Energie und Wärme gegenüber. In Abhängigkeit der jeweiligen Energiekosten kann eine Amortisation der Mehrkosten derzeit in 2 bis 4 Jahren erreicht werden. Messungen an der neu errichteten Absauganlage bestätigten im Nachhinein die auf der Planung basierenden Anlagenkennwerte (Zielgrößen).
Auch für die Absauganlage der Schreinerei Horn wurde ein optimiertes Grobkonzept erarbeitet. Im Ergebnis konnte festgestellt werden, dass der eingesetzte Ventilator mit 6 kW Leistung stark überdimensioniert ist. Die tatsächlich erforderliche Ventilatorleistung kann mit 3,5 kW beziffert werden. Allein durch den Austausch des Ventilators ließen sich jährlich etwa 3.000 bis 4.000 kWh Strom einsparen. Dem steht jedoch ein erforderlicher Investitionsaufwand in Höhe von 7.500 bis 10.000 DM gegenüber. Auf Grund der ungünstigen wirtschaftlichen Verhältnisse wurde das ins Auge gefasste Optimierungskonzept nicht realisiert. Die erarbeiteten Ergebnisse belegen nachdrücklich den ökologischen und ökonomischen Effekt einer differenzierten Planung pneumatischer Absaug- und Förderanlagen, insbesondere in der Holzwirtschaft und damit ganz allgemein in allen Bereichen der Wirtschaft, in denen mit solchen Systemen gearbeitet wird.
Vor diesem Hintergrund gilt es, die Frage zu diskutieren, wie sich der Anteil derart geplanter Anlagen von derzeit höchstens 5 % bis 10 % aller ausgeführten Systeme im Sinne bestmöglicher Absaugqualität und minimierten Kraftbedarfs für die eingesetzten Ventilatoren steigern lässt.Im Grundsatz sind zwei Wege denkbar:
a) Erarbeitung einer gesetzlichen Grundlage ähnlich wie die Heizanlagenverordnung;
b) gezielte Förderung ingenieurmäßig berechneter und geplanter Anlagen.
Sicherlich wäre die Lösung b einer Gesetzesinitiative vorzuziehen. Im Prinzip müsste dabei nicht die Anlagentechnik an sich sondern lediglich die Ingenieurarbeit gefördert werden.
Allein der Einspareffekt beim Strombedarf wäre bezogen auf die eingesetzten Fördermittel um ein Vielfaches höher als bei Solaranlagen. Abgesehen davon sollte der Vermeidung unnötigen Energieeinsatzes förderpolitisch der Vorrang vor jeglicher Art der Energieerzeugung gegeben werden.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Das Projekt soll in der einschlägigen Fachpresse (Holzzentralblatt, Holz- und Kunststoffverarbeitung HK) in geeigneter Weise veröffentlicht werden.


Fazit

Das geförderte Projekt hat bewiesen, dass im Bereich pneumatischer Absaug- und Förderanlagen erhebliche Optimierungspotentiale beim Kraft-(Strom)-Bedarf und der Qualität der Absaugung sowie den Staub- und Lärmemissionen vorhanden sind. In einem weiteren Vorhaben sollte ggf. untersucht werden, auf welche Weise (z. B. Zuschussbedarf) diese Potentiale auf breiter Front zu erschließen sind.