Energieeffizienz in der Eisengiesserei


Zuletzt aktualisiert von Rolf Gloor am 08.09.2011

Wegen dem hohen Stromverbrauch der Schmelzöfen werden in Giessereien die übrigen Anlagen oft vernachlässigt. Der eigentliche Schmelzprozess ist durch die Betreiber meistens schon energetisch optimiert. Um eine Tonne Eisen auf 1600 °C zu bringen sind theoretisch nur 300 kWh Energie notwendig. Energiesparmöglichkeiten ergeben sich bei der Infrastruktur, wo je nach Auslastung etwa 30% Energie eingespart werden kann, was rund 10% des gesamten Stromverbrauchs ausmacht.
Eisengiesserei Ziel Durchschnitt
70% 75% Prozesswärme
4% 10% Druckluft
4% 6% Lüftung
4% 5% Maschinen
3% 4% Diverse
85% 100% Summe Stromverbrauch
Anteil der Stromverbraucher in einer kleinen Eisengiesserei.
(Quelle: Grobanalyse von einem Werk durch Gloor 1998)

Kennzahlen

VergleichsgrösseDurchschnittZielwert
Stromverbrauch pro Tonne Gusseisen 800 kWh/to 500 kWh/to
Spezifischer Stromverbrauch für die Herstellung von Gusseisen aus Eisenschrott.
(Quelle: Grobanalyse von einem Werk durch Gloor 1998)

Massnahmen

ProzessMassnahmeBemerkungen
Schmelzofen Nach dem Schmelzen sollte möglichst bald mit dem Guss begonnen werden. Die Temperaturhaltung mit Hilfsaggregaten benötigt etwa 200 kW pro Tonne Gusseisen. Eine reine Organisationsaufgabe. Eine Tonne heiss halten kostet rund 50 Rappen die Minute.
Trafoverluste Der spezielle Hochspannungstransformator für den Schmelzofen kann ausserhalb der Arbeitszeit abgeschaltet werden. Ein 800 kVA Schmelztrafo hat Leerlaufverluste von 4 bis 8 kW (die Leerlaufleistung sollte gemessen werden). Ein gleichgrosser moderner Netztrafo hat nur 0,8 kW Leerlaufverluste. Bei 4 kW und 5000 Leerlaufstunden ergeben sich 20'000 kWh im Jahr. Die Fernsteuerung eines Mittelspannungsschalters kostet etwa 3000 Franken.
Kühlung Eine tiefe Kühlwassertemperatur hält die ohmschen Verluste in den Ofenleitungen geringer, erfordert aber eine hohe Förderleistung der Umwälzpumpe und eine hohe Drehzahl der Ventilatoren des Rückkühlwerks. Im Standby-Betrieb des Ofens könnten diese beiden Einrichtungen mit reduzierter Drehzahl betrieben werden. Bei halber Fördermenge reduziert sich die Wärmeleistung um die Hälfte, die erforderliche Förder- und Ventilatorleistung aber um das Achtfache. Bei 1000 Stunden Standby und 25 kW Nennleistung ergeben sich Einsparungen von 20'000 kWh (3000 Franken) im Jahr. Entsprechende Frequenzumrichter kosten um die 5000 Franken, die Montage etwa 2000 Franken.
Lüftung Durch eine geschickte Auswahl der unteren Ein- und oberen Austrittsöffnungen kann die Giessereihalle über die natürliche Konvention gelüftet werden. Im Sommer kann durch Nachtauskühlung die Grundtemperatur gesenkt werden. Bei einer Lüftungsanlage mit Abwärmenutzung sollten im Winter die oberen Hallenöffnungen geschlossen werden. Eine gezielte Optimierung der Luftströmung in den Räumlichkeiten bringt vor allem eine Komfortverbesserung für die Mitarbeiter. Die unterschiedlichen Witterungsverhältnisse (Wind, Temperatur) sind zu berücksichtigen.
Druckluftanlage Die Sandbefüllungsmaschinen benötigen am meisten Druckluft, aber nur etwa 4 bar Überdruck. Zusammen mit weiteren Druckluftverbrauchern auf diesem Druckniveau wie die Sandtransportanlage könnten diese mit einem eigenen Kompressor versorgt werden.
Mit Druckluft betriebene Werkzeuge (wie Sandstrahler, Winkelschleifer, Rüttler) sind wenn möglich, durch Elektrogeräte (Schleuderscheibe, Elektrovibratoren) zu ersetzen. Kleine Druckluftverbraucher, welche ausserhalb der Arbeitszeit laufen, sollten mit einen eigenen Kompressor versorgt werden.
Mit 4 statt 8 bar Überdruck spart ein 45 kW Kompressor rund 35% Energie, bei 2000 Stunden sind das 30'000 kWh (4500 Franken) pro Jahr.
Elektrowerkzeuge sind fünf- bis zehnmal energieeffizienter als Druckluftwerkzeuge.
Ein kleiner Kompressor kostet um die 2000 Franken.
Maschinen Die einzelnen Anlagen wie Sandformanlage, Sandaufbereitung, Endformanlage, Förderanlagen usw. sowie die dazugehörenden Hydraulikaggregate und Gebläse sollten nur laufen, wenn sie gebraucht werden. Eine Reduktion der Laufzeit spart nicht nur Energie sondern erhöht auch die Lebensdauer.
Leistungsspitze Je nach Lastprofil des Elektrizitätswerkes können die Leistungsspitzen nur in einem vereinbarten Zeitfenster (zum Beispiel über den Mittag) erfasst werden. Kosteneinsparungen beim Elektrizitätswerk und in der Giesserei mit geringem Aufwand.
Abwärmenutzung Etwa 40% des Energieverbrauchs einer Giesserei könnten als Abwärme auf einem Temperaturniveau von 30 °C (Lüftungsanlage), von 50 °C (Kühlwasser, Ofenabsaugung) und von 80 °C (Kompressor) genutzt werden. Die Luftkanäle können im Winter direkt durch Nebenräume wie Lager, Werkstatt geleitet werden. Ausserhalb der Produktionszeit muss die Wärmeversorgung durch andere Heizungen sichergestellt werden. Die Wärmekosten werden vor allem durch die vorhandene Umgebung (Nahwärmenetz, Vorlauftemperatur...) bestimmt und sind je nach Gebäude mit geringem Aufwand realisierbar. Grosse Wärmespeicher für die Überbrückung sind meistens unrentabel.

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