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Baumaterialien dank Vakuum nachhaltig produzieren
Das norwegische Unternehmen Isola bietet umweltfreundliche Produkte für die Bauindustrie an. Da der Bausektor weltweit rund 40 % aller CO2-Emissionen verursacht, sind die Anreize groß, den Schadstoff-Ausstoß zu senken. Ein wichtiger Hebel besteht in einer effizienten Produktion. Die Vakuumversorgung birgt Einsparpotenziale.
Energieeffizienz ist für Isola ein wichtiger Faktor. Die Norweger benötigen für Prozesse wie die Extrusion, das Thermoformen und Spritzgießen ein nachhaltiges zentrales Vakuumsystem. „Und mit der Wahl der geeigneten Vakuumpumpen lassen sich in diesen Verfahren erhebliche Einsparpotenziale realisieren“, betont Factory Manager Ulf Strand.
Bis vor kurzem bildeten zwei Wälzkolben-Vakuumpumpen das Herzstück dieser Grobvakuum-Anwendungen. „Der Nachteil dieser Roots-Pumpen bestand jedoch im hohen Energieverbrauch – bis zu 90 % der eingesetzten Energie ging über die Motorenabwärme verloren“, berichtet Strand. Dies war Anlass genug, den Produktionsprozess anzupassen und stattdessen die Vakuumversorgung auf zwei ölgedichtete, drehzahlgeregelte Schraubenvakuumpumpen umzustellen: auf die GHS 2002 VSD+.
„Seit dem Wechsel kann Isola mittels der Rekuperation drei Viertel der Verlustwärme über Warmwasser zurückzugewinnen und produktiv im Prozess nutzen“, bilanziert Roy Mikalsen, der verantwortliche Kundenbetreuer bei Atlas Copco. Ein weiteres Einsparpotenzial birgt der Hex@TM-Controller der Pumpe: Über die Steuerung lässt sich die Drehzahl exakt an das jeweils erforderliche Vakuumniveau anpassen, wodurch Wirkungsgrad und Effizienz signifikant angestiegen sind. Insgesamt kann das norwegische Unternehmen mit der neuen Schraubenpumpe wichtige Einsparpotenziale, ergonomische Vorteile und eine Vielzahl intelligenter Funktionen nutzen und seinen Betrieb in Zukunft nachhaltig gestalten.
Wenn Luft härter als Gestein ist
Die Schmutzwasserpumpe streikt und es stellt sich heraus: Nicht das abrasive Hartgestein im Fördermedium, sondern Luftblasen haben den Schaden im Inneren verursacht. Wie kann das sein? Den Pumpenhersteller Tsurumi beschäftigt ein Thema, das alle Hersteller (und deren Kunden) betrifft: Kavitation.
Typische Schadensbilder sind Erosion, Verschleiß und Lochfraß am Pumpenlaufrad. Vibrationen und ungewöhnliche Geräusche, meist eine Art Klopfen oder Rattern, können erste Hinweise sein. Ebenso ein Leistungsverlust und, sofern feststellbar, ungewöhnliches Material (Abtrag aus der Pumpe) im Wasser. Dampfblasen entstehen durch einen Druckabfall, der das Wasser lokal zum Sieden bringt. Gelangen sie im Förderverlauf in Bereiche höheren Drucks, implodieren sie. Die Schäden können verheerend sein − weitaus größer als bei Abrasion durch Sedimente.
Kavitation lässt sich zwar nicht aufheben, aber Pumpenbetreiber können das Risiko weitgehend minimieren. Grundsätzlich sollte eine Pumpe immer in dem Leistungsbereich eingesetzt werden, der dem Einsatzzweck entspricht. Ein entscheidender Faktor ist die Strömungsgeschwindigkeit, die durch den Durchmesser und die Länge der Rohrleitung beeinflusst wird. In der Praxis bedeutet dies: keine Engpässe. Diese können jedoch trotz guter hydraulischer Abstimmung durch Verstopfungen entstehen. Enge Kurvenradien oder abrupte Querschnittsänderungen führen ebenfalls zu Druckverlusten. Die Temperatur des Fördermediums ist ein wichtiger begleitender Faktor mit exponentiell stark ansteigender Auswirkung. Je höher die Temperatur, desto größer ist der Dampfdruck, sodass bereits ein vergleichsweise geringer lokaler Druckabfall zur Kavitation führen kann. Als Faustformel: Ein kühles Fördermedium mit niedriger Fließgeschwindigkeit bei großem Rohrleitungsdurchmesser verringert das Risiko eines Pumpenausfalls durch Kavitation. Die Experten des Herstellers kennen weitere Einflussgrößen und die für das Projekt am besten geeignete Pumpe.
Wie Ventile die Anlageneffizienz erhöhen
Vor dem aktuellen Hintergrund sind die Prozessindustrien gezwungen, unter Berücksichtigung ökonomischer und ökologischer Aspekte zu produzieren. Selbst Kleinigkeiten können dazu beitragen, den CO2-Fußabdruck zu verbessern. Ein Beispiel dafür sind Membranventile von Bürkert mit besonders leichten Rohrumformgehäusen.Da sich bei SIP-Prozessen Rohrumformgehäusen deutlich schneller aufheizen und abkühlen als konventionelle Schmiede- oder Gussgehäuse wird viel weniger Reinstdampf und Energie benötigt, um die Ventilkörper auf Sterilisationstemperatur zu bringen. Bei einer Temperaturdifferenz von 100 K können sich pro SIP-Zyklus Energieeinsparungen von über 50 % ergeben. Geht man von einer typischen Applikation mit 100 Ventilen aus, spart das 875 kg CO2 pro Jahr, das ist immerhin so viel wie 70 Bäume aufnehmen können. Gleichzeitig sinken die Betriebskosten und die Anlagenverfügbarkeit steigt.
Die Fluidikexperten beschäftigen sich schon seit vielen Jahren intensiv mit der Optimierung der Gehäusetechnik für Membranventile. Heute ist der patentierte Tube Valve Body bereits in der dritten Generation auf dem Markt und genau an seinen Einsatzbereich in Pharma-, Food- und Kosmetikindustrie angepasst. Ohne Schweißnähte im Membran-Medienbereich und mit hoher Oberflächenqualität sind die Membranventile vom Typ 2103 mit Element-Aktor und Steuer- beziehungsweise Rückmeldekopf mittlerweile technisch den herkömmlichen Schmiedegehäusen mehr als ebenbürtig. Sie erfüllen die anspruchsvollen Regularien der Branche und können vor allem wesentlich dazu beitragen, die Betriebskosten zu senken, die verfügbare Produktionszeit zu erhöhen und den CO2-Fußabdruck zu verbessern. Letzteres hat eine von Trusted Footprint nach internationalen Standards durchgeführte CO2-Bilanzierung bewiesen, die sowohl das Verhalten im SIP-Prozess als auch die ökologischen Auswirkungen im Produktions- und Herstellungsprozess berücksichtigt.
Online-Rechner hilft bei der Identifikation von Energieeinsparungen
ABB möchte Entscheidungsträgern zeigen, wie Energieeffizienz helfen kann, Emissionsziele zu erreichen und die Produktivität zu steigern. Mit dem Online-Rechner können Unternehmen die potenziellen Vorteile von mehr Energieeffizienz ihrer Niederspannungsmotoren in Pumpen- und Lüfteranwendungen abschätzen.
Unternehmen stehen weltweit vor der Herausforderung, ihre Aktivitäten bei der Energieeffizienz bis 2030 zu verdoppeln, um die Emissionsziele der COP28 zu erreichen und die Energiekosten zu senken. Um Kunden dabei zu unterstützen, den ersten Schritt auf dem Weg zur Steigerung der Energieeffizienz zu machen, verfügt der Konzern nun über einen Online-Rechner, der einen einfachen Zugriff auf Daten − basierend auf der Energieeffizienz motorbetriebener Systeme − bietet. Durch die Eingabe von Informationen zu seinen verbauten Motoren, den Betriebsstunden und der durchschnittlichen Betriebsleistung kann der Kunde Energie- und Emissionseinsparungen sowie die Amortisationszeit abschätzen. Der Online-Rechner ist eine Light-Version des umfassenden Energieeffizienz-Audits und basiert auf demselben Algorithmus.
„Die Verbesserung der Energieeffizienz ist für Industrieunternehmen eine der schnellsten und kostengünstigsten Möglichkeiten, Umweltbelastung und Betriebskosten zu senken“, sagte Erich Labuda, Präsident der Division Services bei ABB Motion. „Vielen Unternehmen fehlt es jedoch an den Dateneinblicken, die sie zum Handeln benötigen. Unser neuer Online-Rechner ermöglicht den Zugang zu diesen wertvollen Informationen und hilft Unternehmen, das Potenzial der Möglichkeiten zu erkennen.“ Der Rechner bietet eine erste Schätzung der potenziellen Energie- und Kosteneinsparungen, die sich durch die Nachrüstung von Pumpen- und Lüftersystemen mit Niederspannungs-DOL-Motoren erzielen lassen, die ohne einen Frequenzumrichter zur Drehzahlregelung laufen.
Was ist ökologisch besser: Rohrleitungen aus Beton oder Kunststoff?
Fraunhofer Umsicht erstellte im Auftrag des FBS (Bundesfachverband Betonkanalsysteme) eine Ökobilanzierung über die Umweltwirkungen von Abwasserrohrleitungen aus (Stahl-)Beton. Diese fungiert gleichzeitig als Verbands-Umweltproduktdeklaration und ist öffentlich über die Ökobaudat-Datenbank zugänglich.
In der vergleichenden Ökobilanzierung ermittelten die Forschenden den Carbon Footprint von Abwasserrohren aus (Stahl-)Beton und vier Kunststoffarten (GFK, PVC, PE, PP) über alle verfügbaren Durchmessergrößen. Für den Werkstoffvergleich wurden für einen definierten Durchmesser kommerzielle und öffentlich einsehbare Umweltdaten verschiedener Materialien verwendet und auf eine Lebensdauer von 100 Jahren bezogen.
Bei der Ökobilanzierung berücksichtigten die Forschenden den Energie- und Ressourcenverbrauch für die Herstellungs-, Errichtungs- und Nutzungsphase einschließlich des Recyclings von Abwasserkanalrohren. Die Ergebnisse der Ökobilanzierung für ein Cradle-to-Gate-Szenario (von der Rohstoffgewinnung bis zum Werktor) zeigen: Während der Unterschied zwischen den Werkstoffen im kleinen Nennweitenbereich von 300 mm Innendurchmesser nur gering ist, sind Betonrohre ab einer Nennweite von 400 mm Innendurchmesser vorteilhafter als Kunststoffalternativen. Betonrohre zeigen auch Vorteile im Carbon Footprint gegenüber Stahlbetonrohren auf, wobei allerdings keine Unterschiede in der Lebensdauer beider Materialien berücksichtigt worden sind. Wird zudem die Entsorgung der Rohre mit einbezogen, zeigen Beton- und Stahlbetonrohre klare Vorteile gegenüber den Kunststoffrohren.
Kläranlagen liefern Daten für Abwassermonitoring
168 Kläranlagen nehmen am Vorhaben Amelag (Abwassermonitoring für die epidemiologische Lagebewertung) teil. Dabei werden jede Woche zwei Abwasserproben aus jeder der Kläranlagen auf SARS-CoV-2 analysiert. Deutschlandweit sind das bis zu 1.344 Abwasserproben im Monat.Obwohl Deutschland über 8.800 Kläranlagen hat, lässt sich mit 168 von ihnen mehr als ein Drittel der deutschen Bevölkerung abdecken. SARS-CoV-2 gelangen über den Stuhl und andere Körperflüssigkeiten ins Abwasser und finden ihren Weg das Kanalsystem entlang zur Kläranlage. Dort wird vor dem Klärprozess eine 24 h-Mischprobe genommen. Nach Aufbereitung bestimmt man im Labor mithilfe der Polymerase-Kettenreaktion die enthaltenen Viruslasten. Angestrebt wird die dauerhafte Überwachung der Sars-Cov-2-Viruslast im Abwasser. Die Ausweitung der abwasserbasierten Surveillance auf bis zu 175 Kläranlagen ist in Planung. Zudem soll eine dauerhafte Dateninfrastruktur aufgebaut und auch andere Erreger oder Krankheitsindikatoren untersucht werden.