Energieeffizienz in Produktionsbetrieben : Leitfaden zur Identifizierung und Bewertung von Energieeinsparpotentialen in der Produktion

Abstract

Diese Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Erfassung der energetischen Situation in einem metallverarbeitenden Produktionsbetriebes, der systematischen Findung von Energieoptimierungspotentialen und der wirtschaftlichen Bewertung der zur Erschließung dieser Potentiale notwendigen Maßnahmen. In den ersten zwei Teilen dieser Diplomarbeit geht es um die Analyse der Ist-Energie-Situation des Produktionswerks 4 der Julius Blum GmbH. Dabei wird anhand eines Top-Down- und eines Bottom-Up-Ansatzes die Energieaufteilung auf den einzelnen Unternehmens- bzw. Strukturebenen untersucht. Im ersten Teil wird die Energieaufteilung von der obersten Unternehmensebene, der Konzernebene, über die Werksebene und die Gebäudeebene bis zur Bereichsebene mittels eines Top-Down-Ansatzes analysiert. Dafür werden die Messdaten einer Vielzahl an Energiezähler, welche im Energieverteilungssystem des Werks installiert sind, ausgewertet. Die weitere Aufteilung des so bestimmten und in den Produktionsbereich fließenden Energiestroms ist mit Hilfe des Top-Down-Ansatzes nicht möglich, weshalb die Energieaufteilung unterhalb der Gebäudeebene durch einen Bottom-Up-Ansatz erfolgt. Ausgehend von der Prozessebene bzw. vom Energieverbrauch einzelner auf den Betriebsmitteln ablaufender Prozesse kann der Energieverbrauch je Betriebsmittel ermittelt werden. Durch Summation des Energieverbrauches aller zu einer Produktionstechnologie gehörenden Betriebsmittel ergibt sich der Energieverbrauch der Produktionstechnologien Pressen, Profilieren, Montage oder Pulverbeschichtung. Auf Basis der Erkenntnisse aus dem Top-Down- und Bottom-Up-Ansatz wird ein Energieflussdiagramm erstellt, in welchem die sich über die einzelnen Strukturebenen des Werks 4 verzweigende Energieflüsse dargestellt werden. Basierend auf dieser Ist-Energie-Analyse werden im abschließenden dritten Teil dieser Diplomarbeit einige Abschätzungen über die Größe des Energieoptimierungspotentials der einzelnen Produktionstechnologien gemacht. Am Beispiel der Produktionstechnologie mit dem größten Energieeinsparpotential werden konkrete energieeffizienzsteigernde Maßnahmen untersucht und diese hinsichtlich ihrer Wirtschaftlichkeit bewertet.

This thesis deals with the detection of the energy situation in a metal production plant, the systematic determination of energy optimization potential and the economic evaluation of the actions necessary to develop this potential. The first two parts of this diploma thesis are about the analysis of the current energy situation of manufacturing plant 4 of the company Julius Blum GmbH. Therefore a top-down and a bottom-up approach helps to examine the energy distribution over the individual company or structural levels. In the first part the examination starts from the top company level - the group level - over the plant level and building level down to the section level by using a top-down approach. Therefore data measured from numerous energy meters is evaluated which are installed in the power distribution system. The further classification of the so determined and flowing into the production area of energy flow is not possible using the top-down approach, which is why the energy division takes place below the building level through a bottom-up approach. Starting from the process level respectively on the energy consumption of the individual on the machine running processes, the energy consumption for each machine can be determined. By the summation of the energy consumption of all machines of a production technology yields the energy consumption of the production technologies e.g. press, roll forming machine, automatic assembly machine, powder coating machine. Based on the findings from the top-down and bottom-up approach, an energy flow diagram is created, in which the branching energy flows are represented across the various structural levels of manufacturing plant 4. In the third and final part of this thesis, which is based on the actual energy analysis some estimates about the size of the energy optimization potential of the different production technologies are made. Using the example of production technology with the greatest potential for energy savings specific energy efficiency improvement measures are examined and are evaluated for their cost-effectiveness.