Energieeffiziente Beschichtungsanlagen: wo im Prozess Energie verloren geht

ECOplus von NOPPEL ist ein Modul-Baukasten zur Optimierung der Energie- und Ressourcen-Effizienz von Vorbehandlungs-, Lackier- und Pulverbeschichtungsanlagen. Die Module werden bedarfsgerecht eingesetzt, um den Bedarf an Wärmeenergie, elektrischer Energie, Chemie und Frischwasser sowie den Schmutzwasser-Anfall deutlich zu reduzieren. Im Wesentlichen wirken sie über eine sorgfältige Planung des Gesamt-Anlagenkonzepts, die Wärme- und Ressourcenbedarf vermeidet und reduziert. Bei Vorbehandlungsanlagen gelingt das zum Beispiel durch Bad-Überwachung und -Pflege, Maßnahmen zur Standzeit-Verlängerung, Spülwasser-Kreisläufe und/oder Kaskaden-Spültechnik. In vielen Anlagenbereichen lassen sich, wenn technisch möglich und wirtschaftlich sinnvoll, Abwärmenutzung und Wärmerückgewinnung einsetzen. Eine wirtschaftliche Wärme- und Energie-Bereitstellung durch Photovoltaik, Wärmepumpen und KWK-Technik wie BHKW oder Micro-Gasturbinen macht den ECOplus-Modul-Baukasten komplett und wirkungsvoll. ISOplus ist ein Modul dieses Baukastens: ein optimiertes Wärme-Isolationskonzept für Trockner und Öfen, das deutlich über marktübliche Standardlösungen hinausgeht.

Eine Hybrid-Beheizung kombiniert mindestens zwei verschiedene Energieträger oder Heiztechnologien in einem einzigen, intelligent gesteuerten System. Bei der DUO-Voll-Hybrid-Beheizung von NOPPEL, einem Modul des ECOplus-Baukastens, lassen sich zwei Energieträger, zum Beispiel Gas und Strom, Micro-Gasturbine und Gas, Heißwasser und Strom oder Strom und Wärmepumpe, in einem Mischungsverhältnis von 0 bis 100 % gesteuert einsetzen. So wird die Gesamt-Heizleistung möglichst wirtschaftlich bereitgestellt. Die Wirtschaftlichkeit steigt zusätzlich durch eine kostenoptimierte Kombination, zum Beispiel aus Abwärmenutzung und Wärmerückgewinnung, eigenem PV-Strom, Strom und Wärme aus KWK-Anlagen wie BHKW oder Micro-Gasturbinen, Wärme aus Wärmepumpen und Gas.

Wärmeenergie wird überall dort benötigt, wo Werkstücke für den jeweiligen Prozess erwärmt werden müssen. Bei Pulverbeschichtungsanlagen entfallen rund 30–40 % des gesamten Wärme-Energiebedarfs auf die Erwärmung der Prozessbäder, die übrigen 60–70 % auf die Beheizung der Trockner und Öfen. Bei Nasslackieranlagen entfallen rund 30 % des gesamten Wärmebedarfs auf die Vorbehandlungsanlage, 30–40 % auf die Lackiertechnik und 30–40 % auf die Trockner. Die größeren Verlustquellen in Vorbehandlungsanlagen sind die Durchfahrts-Öffnungen, die Oberflächen der Zonen, Kammern und Becken, die Abluft der Absaugungen sowie Pumpen und Ventilatoren. An Trocknern und Öfen sind es ebenfalls die Durchfahrts-Öffnungen, dazu die Gehäuse-Oberflächen, die Wärmeverluste über Abluft und Abgas sowie die Ventilatoren.

Zuerst sollte unnötiger Wärmebedarf durch sorgfältige Planung vermieden werden. Auf den Energiebedarf optimierte Prozesse und Anlagen-Dimensionen senken die Betriebskosten. Längere Verweilzeiten statt höherer Temperaturen senken die Energie-Betriebskosten auf einfache Weise. Wesentliche Einsparungen lassen sich an den Anlagen mit großem Energieverbrauch erreichen: Bei Reinigungs- und Vorbehandlungsanlagen, Haftwassertrocknern, Lackierkabinen sowie Lacktrocknern und Pulvereinbrennöfen ist der Wärme-Energiebedarf üblicherweise so hoch, dass sich Einsparmaßnahmen wirtschaftlich schnell amortisieren. Bei Trocknern und Einbrennöfen senkt ein optimiertes ISOplus-Gehäuse-Isolationssystem, das besser dämmt als eine Minimal- oder Standard-Isolierung, den Wärme-Energiebedarf. Zusammen mit der Blockbauweise der Trockner und Öfen und der Nutzung der Abluft- und Abgaswärme entsteht ein abgestimmtes System, das die Energie-Betriebskosten senkt. Mit weiterer Abwärmenutzung und Wärmerückgewinnung können Anlagen mitbeheizt werden. Auch bei Vorbehandlungsanlagen senken Isolierung, Wärmerückgewinnung aus der Abluft, Frequenzumrichter an Pumpen und Ventilatoren sowie die Kaskaden-Spültechnik den Bedarf an Energie und Wasser.