Jede Kleinigkeit im Blick Nachhaltige Lösungen durch intelligente Automatisierung

In Zeiten zunehmenden Umweltbewusstseins und steigender Anforderungen an nachhaltige Produktionsprozesse ist es von Bedeutung, effiziente Wege zu finden, um den Energie- und Ressourcenverbrauch zu reduzieren. Dafür muss nicht immer auf das neueste Produkt und die neueste Technologie gesetzt werden. Oft reicht es vielmehr aus, bestehende Elemente intelligent anzupassen, um einen wichtigen Beitrag zur grünen Transformation zu leisten.

Für die Umsetzung von Nachhaltigkeitsthemen sowie die Reduzierung der Scope-2-Emissionen unterstützt Bürkert den Anwender mit smarten Lösungen. Das Unternehmen hat vier wesentliche Einsparpotenziale erarbeitet, die mit wenig Aufwand schnell und einfach die Nachhaltigkeit in der Produktion erhöhen:

• das Überdenken der Steuerung von Prozessventilen und anderen pneumatischen Aktuatoren in Prozessen und Maschinen,

• den Verbrauch von Druckluft mit Hilfe moderner digitaler Stellungsregler reduzieren,

• die erweiterte Temperaturregelung von Tanks sowie

• die aktive Regelung des Wasserdurchflusses in hygienischen Pumpen und Separatoren.

Effizienzsteigerung durch Umdenken

Für die Herstellung von pharmazeutischen Produkten und Nahrungsmitteln gilt gleichermaßen: Damit Endprodukte in dauerhaft hoher Qualität entstehen, muss die Produktionsanlage zu jeder Zeit alle Medien exakt steuern und regeln. Dafür sind schnellschaltende, intelligente Prozessventile unerlässlich. Und genau an dieser Stelle kommt die dezentrale Automatisierung ins Spiel. Im Gegensatz zu zentralen Steuerungssystemen ermöglicht sie eine präzisere Anpassung an den tatsächlichen, aktuellen Bedarf des Anwenders. Dadurch wird nicht nur der Energieverbrauch gesenkt, sondern auch die Effizienz der gesamten Anlage gesteigert.

Die dezentrale Automatisierung bietet aber noch weitere Vorteile: Neben den Energieeinsparungen durch reduzierte Verkabelung und Materialbedarf (hierzu gehören unter anderem Kabelkanäle, Schutzrohre, Klemmen und Armaturen) sind auch eine schnellere Inbetriebnahme sowie einfachere Wartung und somit eine erhöhte Anlagenverfügbarkeit entscheidende Faktoren. Trotz all dieser Mehrwerte setzen Anlagenbetreiber in Deutschland – in Europa allgemein – aber noch immer vermehrt auf die zentrale Automatisierung; Steuerung und Logik sitzen folglich im Schaltschrank und nicht direkt an der Maschine. Die USA sind diesbezüglich schon einen großen Schritt weiter: Hier ist eine stärkere Akzeptanz für die dezentrale Automatisierung festzustellen, da die Anlage preiswerter und modularer ist – Argumente, die einen großen Treiber für die dezentrale Automatisierung darstellen.

Bürkert weiß um die Vorteile der dezentralen Automatisierung und treibt deren Umsetzung voran. Das Fluid-Unternehmen plant individuelle dezentrale Automatisierungslösungen, die sicherstellen, dass die Infrastruktur und Ventilsteuerung der Anlagen genau das tun, was sie sollen und dabei anhand zahlreicher Parameter kontinuierlich überwacht werden können. Lokal angesteuerte Prozessventile regulieren die Funktion der Anlage. Die Intelligenz steckt hierbei in den Steuerköpfen – ein Konzept mit vielen Vorteilen, wie das folgende Beispiel verdeutlicht.

Druckluftverbrauch optimieren

So entfällt ein beträchtlicher Teil des Energieverbrauchs in industriellen Prozessen auf die Erzeugung von Druckluft. Bei jedem Ventil-Schaltvorgang muss sowohl der produktive als auch der nichtproduktive Teil des Druckluftwegs unter Druck gesetzt werden. Die Druckluft, die für den nichtproduktiven Teil benötigt wird, geht verloren. Es entsteht eine beträchtliche Menge an überschüssigem CO₂.

Mit Optimierung der Luftverbrauchsregelung bei Ventilen und anderen pneumatischen Aktuatoren lassen sich jedoch erhebliche Einsparungen erzielen. So ergaben Untersuchungen Bürkerts, dass mit dem Umstieg von konventionellen Stellungsreglern auf moderne Geräte mit digitaler Pneumatik der Strombedarf (inklusive Druckluft) um mehr als 70 Prozent reduziert werden kann.

Erweiterte Temperaturregelung

In vielen Industriezweigen ist das richtige Temperaturmanagement von entscheidender Bedeutung - so auch bei der Kühlung von Tanks. Um die Kühlmittelmenge zu regeln, kommen hier häufig immer noch einfache On-/Off-Steuerungen statt intelligenter Systeme zum Einsatz. Die Folge: eingefrorene Soleleitungen und Ventile – teilweise gefriert sogar das Produkt im Tankinnern.

Dies muss aber nicht sein: Schon eine kleine Änderung in der Ventilsteuerung spart viel Kühlenergie. Durch den Einsatz intelligenter Regelungssysteme – eine Kaskadenlösung mit PWM-Ventilansteuerung (PWM = Pulsweitenmodulation) – kann der Energieverbrauch von Kühlprozessen erheblich gesenkt werden; die Einsparungen liegen zwischen 30 und 80 Prozent. Dabei werden sowohl die Temperatur im System als auch die Ausgangstemperatur des Kühlmittels präzise gesteuert, was zu einer signifikanten Reduzierung des Kühlmittelverbrauchs führt. So konnte eine Winzerei in Neuseeland ihren Glykolverbrauch von 54.000 Liter in zwölf Stunden auf 5.730 Liter im gleichen Zeitraum senken. Dies entspricht einer Einsparung von etwa 90 Prozent!

Präzise Kontrolle des Medienflusses

Ein weiteres Einsparpotenzial zeigt sich bei Betrachtung des Wasserdurchflusses von hygienischen Pumpen. Spül- beziehungsweise Dichtwasser ist hier unerlässlich: So wird eine geringe Menge an Wasser für das Beseitigen von Verunreinigungen genutzt, aber auch für das Schmieren und Kühlen von Dichtung und Welle ist das Dichtwasser erforderlich. Die benötigte Menge des Wassers hängt somit von verschiedenen Faktoren ab, unter anderem von der Temperatur und dem Druck der Flüssigkeit.

Dass der erforderliche Dichtwasserdurchfluss und die tatsächliche Menge in der Realität allerdings weit auseinanderklaffen können, verdeutlicht ein Beispiel aus einem von Bürkert kürzlich durchgeführten Energie- und Wasseraudit in einer Molkerei in Kalifornien: Durch jede Pumpe flossen statt des einen benötigten Liter Dichtwassers bis zu 5,2 Liter pro Minute – und das bei 170 installierten Pumpen im Werk, zwölf Stunden am Tag, sieben Tage die Woche. Dies bedeutet ein Zuviel von 133.620 Kubikmeter Wasser – monetär 93.000 Euro, veranschlagt mit einem Preis von 0,70 Euro pro Kubikmeter Wasser (Frisch- und Abwasser inkludiert). Abhilfe leistete hier ein Ultraschall-Durchfluss-Messgerät mit einem Regelventil, sodass minutengenau kleinste Durchflussmengen exakt geregelt werden können.

Fazit

Von der effizienteren Nutzung von Druckluft bis hin zur Optimierung von Kühl- und Reinigungsprozessen in Winzerei und Molkerei – die Lösungen von Bürkert zielen darauf ab, sowohl wirtschaftliche als auch ökologische Vorteile zu bieten. Die verschiedenen Beispiele zeigen: Eine nachhaltige Produktion erfordert zwangsläufig nicht teure Technologien. Durch die geschickte Nutzung bestehender Automatisierungselemente und intelligenter Sensoren können erhebliche Fortschritte in Richtung grüner Prozesse erzielt werden – mit großen Einsparpotenzialen!