Steigerung der Energieeffizienz in der Galvanotechnik

Reinigungsprozess in der Galvanik an einer Maschine
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Die Galvanik ist eine etablierte Technologie zur Herstellung dekorativer oder funktionaler metallischer Schichten auf Bauteilen. Das Verfahren beruht auf dem elektrolytischen Abscheiden von Metallen auf einer Oberfläche, wobei zwischen dem zu galvanisierenden Bauteil und einer metallischen Anode eine Gleichspannung angelegt wird. Die Gleichstromversorgung ist einer der wichtigsten Prozessfaktoren in der Galvanisierung, und die damit in Verbindung stehenden technischen Anlagen stellen die zentralen Energieverbraucher im Prozess dar. Darüber hinaus müssen die Bäder für optimale Prozessbedingungen energieintensiv temperiert und die Produktionsstätten zur Vermeidung gesundheitsschädlicher Belastungen kontinuierlich belüftet werden. Energiekosten machen daher in der Galvanotechnik mit 7 % bis 20 % einen bedeutenden Anteil der Betriebskosten der Unternehmen aus und stellen somit einen zentralen Faktor für die Wettbewerbsfähigkeit dar. Energieeinsparpotentiale sind jedoch vielerorts bislang noch ungenutzt.

Optimierungspotenziale und mögliche Effizienzmaßnahmen

Der Austausch alter Gleichrichter für die Gleichstromversorgung birgt in der Galvanotechnik wesentliche Einsparpotentiale. Aufgrund von altersbedingter Degradation im Gleichrichter kann dessen Wirkungsgrad mit fortschreitendem Alter auf Werte von unter 75 % sinken, sodass Effizienzsteigerungen von bis zu 20 % möglich sind. Ebenso trägt auch die Optimierung der Prozessbedingungen zur Steigerung der Energieeffizienz bei. So kann beispielsweise durch eine verbesserte Kontaktierung der Bauteile der Übergangswiderstand gesenkt werden, wodurch sich die ohmschen Verluste im System reduzieren. Auch hierbei lassen sich Einsparungen in Höhe von bis zu 25 % realisieren. Darüber hinaus sind die Optimierung der Abluft an den Elektrolysebädern bzw. die Belüftung der Produktionsstätten ein weiterer Ansatzpunkt für Effizienzmaßnahmen. Insbesondere eine bedarfsgerechte Steuerung der Abluft an den Becken sowie der Einsatz energieeffizienter Ventilatoren können 10 bis 15 % der erforderlichen Energie einsparen.

Projektidee

Ein mittelständisches Unternehmen der Galvanotechnik behandelt in mehreren Prozesslinien Metallteile mit einer jährlichen Gesamtoberfläche von ungefähr 650.000 m². Der für die Galvanik anfallende Energiebedarf beträgt circa 8 GWh pro Jahr, wovon circa 25 % auf den Prozess des Hartverchromens entfallen. Dieser ist mit einem spezifischen Stromverbrauch von 165 kWh/m² für Schichtdicken von 50 µm besonders energieintensiv und soll daher optimiert werden. Durch die Investition in neue hocheffiziente Gleichrichter und eine optimierte Prozessführung kann der Stromverbrauch um 22 % gesenkt werden, was einer absoluten jährlichen Einsparung in Höhe von circa 440 MWh entspricht. Zusätzlich können durch die Optimierung der Belüftungssteuerung sowie durch den Austausch der Ventilatoren weitere 38 MWh pro Jahr eingespart werden.

Kosten für die Umsetzung:

  • Investitionskosten von rund 210.000 € für die hocheffizienten Gleichrichter, die Prozessoptimierungen und die Optimierung der Belüftung,
  • Investitionsnebenkosten (für Planung, Installation, Messtechnik und Inbetriebnahme) in Höhe von etwa 45.000€,
  • Summe Investitionsgesamtkosten in Höhe von 255.000 €.

Von diesen Kosten können bei STEP up! maximal 30 %, d.h. max. 76.500 €, gefördert werden. Die tatsächliche Höhe der jeweils förderfähigen Summe hängt letztlich davon ab, ob es sich bei der Maßnahme um eine vorgezogene Ersatzinvestition, eine Zusatzinvestition oder eine Erneuerungsinvestition handelt. Ausführliche Hinweise zu den Investitionstypen befinden sich im Merkblatt „Allgemeine Hinweise zur Antragstellung in STEP up!“, welches unter “Teilnehmen“ und „Ausschreibungsrunden“ auf den STEP up!-Webseiten abrufbar ist.

Grundlegende Kriterien für eine Förderung durch STEP up! sind, dass eine Maßnahme sich erst nach mehr als drei Jahren amortisiert und der sogenannte „Kosten-Nutzen-Wert“ von maximal 0,10 €/kWh nicht überschritten wird.

In der vorliegenden Projektidee können durch die neue Galvanikanlage jährlich 478 MWh Strom eingespart werden, was sich innerhalb der Nutzungsdauer von zehn Jahren zu einer Reduzierung des Energieverbrauchs auf insgesamt 4.780 MWh kumuliert. Bei einem Strompreis von 0,15 €/kWh amortisiert sich die Effizienzmaßnahme ohne Förderung nach mehr als dreieinhalb Jahren, mit maximaler Förderung bereits nach zweieinhalb Jahren.

Der Kosten-Nutzen-Wert der Maßnahme ergibt sich aus dem Quotienten der beantragten Fördersumme (Kosten) und der Stromeinsparung über die gesamte Nutzungsdauer der Technik (Nutzen). In der Projektidee liegt der Kosten-Nutzen-Wert bei 0,016 €/kWh und damit unterhalb des bei STEP up! zugelassenen Grenzwertes von 0,1 €/kWh.