Karosserielackierung % Energie-und CO 2 -Einsparung an Bestandstrocknern durch lastabhängige Volumenstrom-Anpassung (LAVA)

Transkript

1 Karosserielackierung % Energie-und CO 2 -Einsparung an Bestandstrocknern durch lastabhängige Volumenstrom-Anpassung (LAVA) Referent: Tobias Albrecht 5. November 2013

2 Agenda 1) Crone Wärmetechnik als Partner des Mittelstands und der OEMs 2) Energieeffizienz und CO 2 -Einsparungsziele der Automobilindustrie 3) Die Serienlackierung als energieintensiver Produktionsprozess 4) Energieoptimierungspotenziale eines Lacktrocknersystems 5) Das Einsparpotenzial durch LAVA am Beispiel eines Decklacktrockners mit 30 Karosserien pro Stunde 6) Die Einführung eines LAVA-Systems 7) Zusammenfassung

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4 Crone als Partner des Mittelstandes und der OEMs 4

6 2) Statements der Automobilvorstände Daimler BlueEFFICIENCY Nur wer nachhaltig wirtschaftet, ist auch nachhaltig erfolgreich. Nachhaltigkeit leitet uns auch im Dialog mit unseren Stakeholdern. Mit der Internet-Umfrage wollen wir noch transparenter werden und ein besseres Verständnis dafür bekommen, was der Öffentlichkeit beim Thema Nachhaltigkeit wichtig ist. 1 Prof. Dr. Thomas Weber, Vorstandsmitglied der Daimler AG Volkswagen Think Blue. Factory Mit unserem Streben nach Innovation, Perfektion und verantwortungsvollem Handeln wollen wir bis 2018 an der Spitze der Automobilindustrie stehen ökonomisch und ökologisch. 2 Prof. Dr. Martin Winterkorn, Vorsitzender des Vorstands der Volkswagen Aktiengesellschaft Die Produktion der Marke will die wichtigsten Umweltkennwerte bis 2018 um 25 % senken. 3 Dr. Hubert Waltl, Mitglied des Markenvorstands Produktion u. Logistik Eine nachhaltige und effiziente Produktion ist ein klarer Wettbewerbsvorteil. 4 Werner Neubauer, Mitglied des Markenvorstands Komponente 1 LifePR (2012): Internet-Umfrage zur Nachhaltigkeit bei Daimler, online 2 Volkswagen Aktiengesellschaft (2011): Geschäftsbericht 2011, online 3 Volkswagen Sachsen GmbH (2013): Aktualisierte Umwelterklärung 2013, online 4 Volkswagen Aktiengesellschaft (2011): Nachrichten, online

8 Energieeinsatz eines Automobilwerkes nach Hauptproduktionsschritten

12 CO 2 -Emmision der Lackiererei

14 Beispielhaftes Fließbild eines Decklack-Trockners (x3) Die Abhitzenutzung erfolgt an drei Stellen des Trockners: 1) Abluftvorwärmer des TNV-Systems 2) Strahlungsbeheizung und Konvektionszonen mit Umgasrekuperatoren 3) Frischluftvorwärmung mit Rekuperator

15 Lufthaushalt und Erdgasbedarf eines Decklacktrockners bei Volllastbetrieb Betriebskosten/h Betriebskosten/a Berechnungsgrundlage Erdgasbedarf: 1070 kw Erdgaskosten: 43 /h 300 T /a (0,04 /kwh) CO 2 -Emission: 257 kg/h 1800 t/a (0,24 kg/kwh) Produktion: 7000 h/a

16 Lufthaushalt und Erdgasbedarf eines Decklacktrockners bei Teillastbetrieb (70%) Betriebskosten/h Betriebskosten/a Berechnungsgrundlage Erdgasbedarf: 1095 kw Erdgaskosten: 44 /h 308 T /a (0,04 /kwh) CO 2 -Emission: 263 kg/h 1841 t/a (0,24 kg/kwh) Produktion: 7000 h/a

17 Lufthaushalt und Erdgasbedarf eines Decklacktrockners bei Leerlaufbetrieb Betriebskosten/h Betriebskosten/a Berechnungsgrundlage Erdgasbedarf: 1150 kw Erdgaskosten: 46 /h 322 T /a (0,04 /kwh) CO 2 -Emission: 276 kg/h 1932 t/a (0,24 kg/kwh) Produktion: 7000 h/a

18 Energiefließbild eines Decklacktrockners im 70%-Teillastbetrieb

19 Ursachen für die Störung des Wärmegleichgewichtes Begriff: Störung des Wärmegleichgewichts: Die in der TNV erzeugte Reingasenthalpie ist höher, als die Wärmeabnahme des Trocknersystems A. Statische Störung Reingastemperatur dauerhaft am Kamin (zu) hoch Transmissionswärmeverlust Gesamtanlage überschätzt Masse Karosserien grundsätzlich kleiner als projektiert Anzahl der Karosserien ständig kleiner als projektiert Forderung kurzer Aufheizzeiten (Überdimensionierung) B. Dynamische Störung Reingastemperatur zeitweise am Kamin (zu) hoch Betriebspausen Karosserien mit deutlich unterschiedlicher Masse Leertakte Störungen des Betriebsablaufes

21 LAVA als Weg zum Wärmegleichgewicht L ast A bhängige V olumenstrom A npassung Kurze Beschreibung: Lava passt den Abluftvolumenstrom an den Wärmebedarf des Trockners an und kann dadurch dynamische Störungen des Wärmegleichgewichtes in Echtzeit ausgleichen. Lava eliminiert die statischen Störungen des Wärmegleichgewichts, da die Überdimensionierung auf den Istzustand angepasst wird. Bei zukünftigen Änderungen in der Produktionsweise passt sich LAVA an die neuen Bedingungen an.

22 Lufthaushalt und Erdgasbedarf ohne LAVA eines Decklacktrockners bei Volllastbetrieb Betriebskosten/h Betriebskosten/a Berechnungsgrundlage Erdgasbedarf: 1070 kw Erdgaskosten: 43 /h /a (0,04 /kwh) CO 2 -Emission: 257 kg/h t/a (0,24 kg/kwh) Produktion: 7000 h/a

23 Energieeinsparung von 25% durch LAVA bei Volllast des Trockners Betriebskosten/h Einsparung/h Einsparung/a Erdgasbedarf: 850 KW Einsparung: 220 kw Erdgaskosten: 34 /h Einsparung: 9 /h /a CO 2 -Emission: 204 Kg/h Einsparung: 53 kg/h 371 t/a Produktion: 7000 h/a

24 Berechnetes Einsparpotenzial bei unterschiedlichen Lastzuständen (Volllast: 42 Kar./h) Prognose: Volumenstromabsenkung: 7800 m 3 N/h Erdgasbedarf: 850 kw (Einsparung: 20,6 %)

25 Lufthaushalt und Erdgasbedarf ohne LAVA eines Decklacktrockners bei Teillast (70 %) Betriebskosten/h Betrienskosten/a Berechnungsgrundlage Erdgasbedarf: 1095 kw Erdgaskosten: 44 /h /a (0,04 /kwh) CO 2 -Emission: 263 kg/h t/a (0,24 kg/kwh) Produktion: 7000 h/a

26 Energieeinsparung von 37 % durch LAVA bei Teillastbetrieb (70 %) des Trockners Betriebskosten Einsparung/h Einsparung/a Erdgasbedarf: 690 KW Einsparung: 405 kw Erdgaskosten: 28 /h Einsparung: 16 /h /a CO 2 -Emission: 166 Kg/h Einsparung: 97 kg/h 679 t/a Produktion: 7000 h/a

27 Berechnetes Einsparpotenzial bei unterschiedlichen Lastzuständen (mittlere Last; Tagesmittel: 20 Kar./h) Prognose: Volumenstromabsenkung: 6600 m 3 N/h Erdgasbedarf: 690 kw (Einsparung: 35,5 %)

28 Lufthaushalt und Erdgasbedarf eines Decklacktrockners bei Leerlaufbetrieb Produktion: 7000 h/a Betriebskosten/h Betriebskosten/a Berechnungsgrundlage Erdgasbedarf: 1150 kw Erdgaskosten: 46 /h /a (0,04 /kwh) CO 2 -Emission: 276 kg/h 1932 t/a (0,24 kg/kwh)

29 61 % Energieeinsparung bei Leerlauf eines Trockners mit LAVA Betriebskosten/h Einsparung/h Einsparung/a Erdgasbedarf: 450 kw Einsparung: 700 kw Erdgaskosten: 18 /h Einsparung: 28 /h /a CO 2 -Emission: 108 kg/h Einsparung: 168 kg/h t/a Produktion: 7000 h/a

30 Berechnetes Einsparpotenzial bei unterschiedlichen Lastzuständen (Leerlauf: 0 Kar./h) Prognose: Volumenstromabsenkung: 4500 m 3 N/h Erdgasbedarf: 450 kw (Einsparung: 61 %)

31 Mit LAVA werden die Abgasverluste um 70 % gesenkt (Bezug: mittlere Last)

33 Projektablauf der LAVA-Realisierung Die Realisierung der LAVA erfolgt während laufender Produktion! Es sind lediglich drei einzelne produktionsfreie Tage an Wochenenden erforderlich

34 Messaufwand der Istzustandsaufnahme und Implementierung der LAVA

35 Visualisierung des LAVA-Schaltschrankes im Betrieb

37 Zusammenfassung Ist-Zustand Nur 20 % des Erdgases wird für die Trocknung der Karosserien genutzt Der Füllstand wird bei der Fahrweise der Trockner nicht berücksichtigt Es erfolgt keine Anpassung zwischen Auslegung und realer Nutzung der Trockner Vorteile LAVA Energie- und CO 2 -Einsparungen von 30 % Implementierung innerhalb von 3 Monaten keine Produktionsunterbrechung nötig Amortisationszeit von ca. 2 Jahren

38 Ansprechpartner Crone Wärmetechnik GmbH Tobias Albrecht Schuhmacherstr Rhauderfehn Tel.: Mobil: Mail:

39 Quellenverzeichnis LifePR (2012): Internet-Umfrage zur Nachhaltigkeit bei Daimler, Stand: Volkswagen Aktiengesellschaft (2011): Geschäftsbericht 2011, bin.html/binarystorageitem/file/Y_2011_d.pdf, Stand: Volkswagen Aktiengesellschaft (2011): Nachrichten - Volkswagen will Produktion bis 2018 um 25 Prozent umweltfreundlicher machen, l_targets_for_its_plants.html, Stand: Volkswagen Sachsen GmbH (2013): Aktualisierte Umwelterklärung 2013, Stand: