Werk für die Ventilatorenproduktion setzt Maßstäbe bei der Energieeffizienz
Rund 65 % unter dem Anforderungswert der deutschen Energieeinsparverordnung liegt der Energiebedarf des Produktionsneubaus von EBM-Papst im schwäbischen Hollenbach. Nach internen Berechnungen könnten es sogar 91 % sein. Die Planer schafften es, möglichst wenig Primärenergie zum Heizen und Kühlen zu verwenden.
Wie lässt sich der Energiebedarf zum Heizen und Kühlen neuer Produktionsgebäude mit so wenig Primärenergie wie möglich decken? Eine Frage, auf die es einen Fächer von Antworten gibt. Planer kommen dem Ziel sehr nahe, wenn sie
– die Abwärme von Arbeitsmaschinen, wo immer es möglich ist, nutzen,
– auf optimierte Wärmeverteilung in Gebäude und Produktion achten,
– eine Wärmepumpe mit einer Leistungszahl größer 4 verwenden,
– eine Verdrängungslüftung über Quellluftauslässe installieren,
– das Rohrleitungsnetz dem Bedarf entsprechend optimal dimensionieren,
– Heizungs- und Kühlwasserpumpen der Energieeffizienzklasse A einsetzen,
– energiesparende Ventilatoren verwenden und darüber hinaus
– in eine Photovoltaikanlage investieren.
Das Ergebnis: 170,3 kWh/m2 und Jahr beträgt laut Energieausweis der Primärenergiebedarf des neuen Fertigungskomplexes in Hollenbach.
Wie gut dieser Wert ist, zeigt ein Blick in den Energieausweis. Das Werk könnte knapp das Dreifache verbrauchen und läge dann immer noch im „grünen Bereich“. Denn der Anforderungswert für den „grünen Bereich“ laut deutscher Energieeinsparverordnung (EnEV) beträgt jährlich 482,4 kWh/m2.
Die konsequente Abwärmenutzung und die eingesetzte, energieeffiziente Technik senkt den Energieverbrauch gegenüber dem EnEV-Standard für Neubauten um ca. 65 %.
„Eigentlich sind es sogar 91 %“, kommentiert Lorenz Kraft vom Architekturbüro Kraft + Kraft in Schwäbisch Hall, „denn die Abwärmenutzung der Produktionsanlagen wird im EnEV-Berechnungsverfahren leider heute noch gar nicht berücksichtigt.“ Beim Energieausweis wird die komplette zugeführte Energie als Primärenergie berücksichtigt: Strom, Heizöl oder andere Brennstoffe für Heizung, Kühlung, Warmwasser und für Beleuchtung.
Einziehen und sich über die Sparmaßnahmen freuen, funktioniert bei solchen Neubauten allerdings nicht vom ersten Tag an. Markus Mettler, Technischer Betriebsleiter bei der EBM-Papst, erinnert sich: „Da wir erst im Dezember 2007 die ersten Maschinen nach Hollenbach verlagert haben und noch viele Handwerker tätig waren, standen relativ viele Tore auf, durch die Wärme rausging.“
Ein Jahr später war das Optimum auch noch nicht erreicht. Markus Mettler: „Das Abwärmepotenzial, von dem dieses Konzept lebt, war auch 2008 noch nicht vorhanden, da noch Maschinen von Mulfingen nach Hollenbach verlagert wurden. Somit hatten wir 2008 noch einen erhöhten Heizölbedarf.“
2009 gab es dann einen Defekt an der Wärmepumpe, die im Sommer kühlen und im Winter heizen soll. „Die ganze Regelung musste erst noch eingespielt und optimiert werden“, erläutert Markus Mettler. Beispielsweise sollte sich der Heizkessel ausschalten, wenn er nicht gebraucht wird. Jedoch hatte der Hersteller die Standardvorgabe einprogrammiert: Die Kesseltemperatur sank nicht unter 40 °C. Markus Mettler: „Bis wir das herausgefunden und diese Einstellung geändert hatten, bestand mal wieder ein Ölmehrbedarf.“ Laut Mettler war eine Einspieldauer für die gesamte Steuerung von 1 Jahr bis 1,5 Jahren notwendig, wie bei normalen Gebäudeleitsystemen auch.
An eine verfügbare Biogasanlage haben die Verantwortlichen das Werk bisher noch nicht angeschlossen. Der Wärmepreis der EBM-Papst liegt bei unter 2,5 Cent/kWh, der Grenzpreis bei Anschluss an Biogas würde 3,7 Cent/kWh betragen.
Die EBM-Papst-Gruppe ist – nach eigenen Angaben – ein weltweit führender Hersteller von Motoren und Ventilatoren mit insgesamt rund 10 000 Beschäftigten. Für die Produktion großer EC-Ventilatoren (electronically commutated) baute das Unternehmen knapp 5 km vom Stammsitz im Mulfingen entfernt ein neues Werk in Hollenbach. Bei den EC-Ventilatoren ist die Steuerelektronik im Motor integriert, sie bieten Energieeinsparpotenziale nicht nur im Volllast-, sondern vor allem im Teillastbetrieb. Dies ist eine Besonderheit von EC-Motoren.
Seit Dezember 2007 werden in Hollenbach die „Riesen“ des Produktbereichs Ventilatoren mit einem Flügeldurchmesser bis zu 1 m gefertigt. Das über 13 000 m² große Werk setzt bei der Energieeffizienz Maßstäbe. Das Gebäude gliedert sich in mehrere Baukörper, die auf den Produktionsablauf abgestimmt sind: Wareneingang, Dreherei, Verwaltung, der eigentliche Produktionsbereich sowie der Warenausgang.
Die Planer orientierten sich nicht wie sonst meist üblich an Tabellenwerten, sondern nutzten thermische Simulationsverfahren. Danach stand recht schnell ein – wie sich zeigen sollte – sehr Erfolg versprechender Ansatz fest.
„Um eine gute Energieeffizienz zu erreichen, ist es sinnvoll, den Energiebedarf von vornherein niedrig zu halten. Das ist uns in diesem Fall dadurch gelungen, dass wir die bei den Maschinen und Produktionsanlagen zwangsläufig entstehende Abwärme konsequent nutzen“, so Robert Mack vom Ingenieurbüro R. Mack, Schwäbisch Hall.
„Statt dort zu kühlen, wo viel Wärme anfällt, führen wir diese Wärme an Bereiche ab, die wir beheizen müssen“, erklärt vereinfachend Lorenz Kraft vom Architekturbüro Kraft + Kraft, Schwäbisch Hall, den Sachverhalt. Die komplette Abwärme der Produktion wird jetzt im Werk Hollenbach zur direkten Heizung des Wareneingangs bzw. -ausgangs verwendet.
Am Boden der Dreherei und der Produktionshalle wird kühle Außen-/Umluft zugeführt. Die durch die Maschinen erwärmte Luft wird nach oben gedrängt und sammelt sich ca. 35 °C warm in den oberen Hallenbereichen. Von hier lässt sie sich über Lüftungssysteme direkt zu Wareneingang bzw. -ausgang leiten.
„In der Dreherei und Produktionshalle ist dadurch bei Außentemperaturen bis 24 °C keinerlei zusätzliche Kühlung trotz der enormen Maschinenabwärme erforderlich. Das Raumklima für die in der Dreherei und Produktion arbeitenden Mitarbeiter ist sehr angenehm“, freut sich Planer Mack. Dank der Abwärmenutzung muss auch dann, wenn es draußen sehr kalt wird, nur wenig zusätzlich geheizt werden. In der Dreherei beispielsweise ist das praktisch nie der Fall.
„Die Ölheizung, die hauptsächlich für das Verwaltungsgebäude zuständig ist und in den anderen Hallen lediglich Spitzenbedarf abdecken muss, konnte so vergleichsweise klein ausgelegt werden“, ergänzt Architekt Kraft. Außerdem genügt ein deutlich kleinerer Öltank als sonst bei Gebäuden dieser Größenordnung üblich.
Obendrein wird die Abwärme gespeichert, die gerade nicht für Heizzwecke benötigt wird. Die 1,1 Mio. l Löschwasser im Sprinklerbecken dienen dann als Wärmespeicher für eine Wärmepumpe. Die kann bei Bedarf die Heizung unterstützen oder im Sommer als Kältemaschine zur Kühlung genutzt werden.
Von der hohen Energieeffizienz des Werksneubaus profitieren jetzt Umwelt und Betreiber gleichermaßen: Insgesamt entlastet das neue Werk die Umwelt um 297 t Kohlendioxid. Dazu kommen noch einmal weitere 90 t CO2, wenn man die auf dem Dach montierte Photovoltaikanlage (153 kW Spitzenleistung) berücksichtigt.
Durch den geringen Verbrauch an Energie sinken die jährlichen Betriebskosten um 87 330 €. „Die Mehrkosten für die Installation der Abwärmenutzung und das eingesetzte Heiz-/Kühlkonzept lagen nur um 60 000 € über den konventionellen Lösungen“, so Kraft.
Der Stromverbrauch für die Kühlung ist durch den Einsatz energiesparender Technik im Vergleich zu einem konventionellen System von 83 300 kWh um 19 % auf 67 750 kWh gesenkt worden. Dieser Wert liegt deutlich unter der erzeugten Energie durch die Photovoltaik-
anlage mit 155 000 kWh/Jahr, was ein Plus an Energiegewinnung bedeutet. Alle angegebenen Werte wurden von der Deutschen Energie-Agentur (Dena) im Rahmen der „Initiative EnergieEffizienz“ als Dena-Referenzobjekt ermittelt.
Der technische Betriebsleiter Markus Mettler freut sich: „Da dies keine Pilotanlage ist, wir verwenden Standardgeräte, sind die Wartungskosten auch nicht höher als sonst.“ E.-CH. REIFF/RUS
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