FRAUNHOFER-PROJEKTGRUPPE REGENERATIVE PRODUKTION

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1 FRAUNHOFER-PROJEKTGRUPPE REGENERATIVE PRODUKTION Intelligente Gebäude für intelligente Produktionsprozesse - Beispiel: Green Factory Bavaria am Standort Bayreuth Dr. J. Böhner 1

2 Inhalt 1 Motivation und Zielsetzung 2 Forschungsprojekt Green Factory Bavaria 3 Nutzen durch Auftragsforschung: Ausgewählte Ergebnisse 4 Fazit und Ausblick 2

3 Motivation: Fabrik von heute = Fabrik der Zukunft? [NRW, ] 3

4 Elektrischer Energieverbrauch Elektrischer Energieverbrauch bestehender Fabriken Zusammensetzung nach Technologien 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Anlagenpark Beleuchtung Drucklufterzeugung Raumlufttechnik Quelle: Böhner

5 Energieeffizienzsteigerung in der Produktion Ansatzpunkte und Handlungsfelder Energieeffizienz durch Green Factory +Energieeffizienz durch intelligente Gebäude: Key-Enabler: Energiesynchronisation ( ) Flexible Vernetzung (Link 4 Pro, EnerLink) 5

6 Zukunftsgerechte Wertschöpfung mit weniger Energie Angewandte, dezentrale Forschung für die regionale Industrie Demonstration von Best-Practice- Lösungen für die Industrie Methodenentwicklung zur Energieeffizienzsteigerung Aufbau von Lernfabriken zum Wissenstransfer Partizipation durch bilaterale Projekte Fokus Bayreuth: CFK-Prozesskette 6

7 Demonstrations- und Forschungsplattform Bayreuth Formenbau Zuschnitt Belegen Logistik Aushärten Entformen Reinigen 7

8 Forschungsschwerpunkte der Green Factory Bayreuth 8

9 Variante I [A] v [m/min] m [g/m²] Energiemanagement 4.0 Steigende Komplexität erfordert methodisches Vorgehen Quelle: Böhner 2013

10 Energiemanagement 4.0 Energieaudit und ISO Management Review Kontinuierliche Verbesserung Energiepolitik Planung Einführen und betreiben Messen und Bewerten E t Internes Audit Korrektur und Vorbeugungs -maßnahmen Kontrolle und Korrekturmaßnahmen ERP MES Leistungsumfang Fraunhofer: Durchführung Energieaudit und Energiemanagementsysteme nach ISO Flexible Messkonzepte zur Maßnahmenableitung Umsetzung ganzheitlicher Energiekonzepte 10

11 Energiemanagement 4.0: Nutzen Beispiel: Energiebezugskonditionen Vorgehen: Analyse des Lastgangs und der Energiebezugskonditionen Maßnahme: Nachverhandlungen des Netznutzungsentgelt mit EVU Nutzen: Erstattung : 40 T (= 5% Kostenersparnis von 800 T Energiekosten) Quelle: Böhner

12 Ressourceneffiziente Fabriken Fokus Verknüpfung von Maschinen und TGA Solar Wind Tageslicht Energiebereitstellung (Regenerativ) BSZ Geothermie BHKW Abwärme Abwärmenutzung Energ. Verlust Kühlen? Energiespeicherung Heizen? Thermische Energie Elektrische Energie Betriebsstoffe 2. Peripherie Maschinen u. Anlagen 1. Peripherie Druckluft KSS Produkt 12

13 Kosten [ /h] Ressourceneffiziente Fabriken: Nutzen Beispiel Schleifmaschine und deren Schnittstellen Mehrkanalige in-situ Messung sorgt für Prozess- und Energiekostentransparenz 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 Übrige el. Verbraucher Hydrostatikpumpe Rückpumpstation Pumpe für Motorkühlung ER-Modul Leistungsteil Kaltwasser Schleiföl Druckluft TGA Sperrluft 0,5 0,0 Erzielte Energieeinsparung je Anlage Hauptschalter Aus Standby Warmlauf ohne Achsen Warmlauf mit Achsen Betriebszustand Produktion 2014 (10% Auslastung): (-76%); kg CO (90% Auslastung): (-25%); kg CO 2 13

14 Ressourceneffiziente Produktion Methodisches Vorgehen zur Anlagenoptimierung 1. Anlagenidentifizierung Prozessanalyse (Produktion) Portfolioanalyse (Produkt) 2. Anlagenuntersuchung Messtechnische Analyse Potenzialidentifizierung Workshop Potentialermittlung 3. Maßnahmenentwicklung Messungsinterpretation Maßnahmenauswahl 4. Bewertung & Implementierung Energie- & Komponentenkosten Alleinstellungsmerkmale Workshopergebnis: Maßnahmen 14

15 [T /a] vorher nachher [T ] vorher nachher Ressourceneffiziente Produktion: Nutzen Energieeffizienz und wertanalytische Synergien Vorgehen: 48-kanälige Langzeitmessung der elektr. Leistungsaufnahme Überdimensionierung: 81 kw Maßnahme: Ersatz des 260 kw DC-Moteren durch zwei 100 kw AC-Torque Motoren. Nutzen: 12% Energiekostensenkung 30% Anschaffungskostensenkung

16 Auswahl untersuchter & optimierter Anlagen Auswahl gemäß Fertigungsverfahren nach DIN 8580 Urformen Umformen Trennen Fügen Beschichten Sonstige CFK- Autoklav Falzmaschine CFK- Cutter Wellpappanlage Lackieranlage Teilereinigung Betonabbinden Presse Drehen/ Fräsen Reflow SMD Drucken Abtragen Spritzgießen Kugelstrahlen Schleifen Montage Verpackung 16

17 Fazit: Erzielte Energiekosteneinsparungen je Maßnahme 17

18 Ausblick: Intensivierung des Wissenstransfer Praxisseminare und Schulungen für die Industrie 18

19 Einladung 2. Green Factory Bavaria Colloquium WiSo, Lange Gasse 20, Nürnberg 19

20 Fraunhofer Ihr Team für Ressourceneffiziente Fabriken Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Johannes Böhner Dr.-Ing. Kompetenzfeldleiter Ressourceneffizienz Frank Kübler Dipl.-Ing. Fachgebietsleiter Arnim Reger M.Sc. Messkonzepte Nach-FU Messtechnik Max Weeber Dipl.-Ing. TGA Planung Energiespeicher Thomas Uhlemann Dipl.-Ing. Maschinenoptimierung Gerald Lothes Dipl. Wirt.-Ing. (FH) Energiemanagement Einführung 20