Offsetdruck
Weniger Stromverbrauch trotz hoher Leistung
Mittwoch 25. Juli 2012 - Der Bogenoffsetdruck ist ein energieintensiver Prozess. Umso wichtiger ist es, energieeffiziente Baugruppen zu entwickeln und anfallende Abwärme sinnvoll zu nutzen. Koenig & Bauer beschäftigt sich schon länger mit diesem Thema und hat interessante Lösungen entwickelt.
Der Energieverbrauch einer Bogenmaschine ist stark auftragsabhängig. Neben allgemeinen Maßnahmen zur Optimierung des Energieeinsatzes, von denen jeder Anwender profitiert, gibt es primärenergetisch sinnvolle Zusatzlösungen, die sich aufgrund der damit verbundenen Investitionen nur für bestimmte Druckanwendungen lohnen.
Um die Potenziale für eine sinnvolle energetische Nutzung der von der Maschine produzierten Abwärme zu bestimmen, waren zeitintensive und exakte Messungen nötig. Auf der Basis des gewonnenen Datenfundaments hat KBA technische Lösungen zur Steigerung der Energieeffizienz als Standard oder Option in die Rapida-Baureihen integriert. Nachfolgend wichtige Beispiele:
Schon beim Antriebskonzept der Rapidas wird der Gesamtwirkungsgrad durch einen Vier-Quadranten-Antrieb erhöht, da dieser die Bremsenergie in das Versorgernetz zurückspeist. Dadurch wird der Stromverbrauch besonders bei Rüstprozessen reduziert. KBA bevorzugt den direkten Riemenantrieb auf den ersten Druckzylinder.
Der KBA DriveTronic-Anleger kommt ohne mechanische Getriebe, Längswellen und andere energieschluckende Verschleißteile aus. Stattdessen werden Direktantriebe mit einem hohen Wirkungsgrad eingesetzt. Proportionalventile in Verbindung mit einem geregelten Luftschrank sorgen dafür, dass nur die am Bogentrenner wirklich benötigte Blas- und Saugluftmenge bereitgestellt wird. Dies bedeutet weniger Energie für die Luftbereitstellung. Im Bereich des Saugbandes stellen dezentrale Einzellüfter einen energieeffizienten Bogentransport sicher.
Die nunmehr in allen Formatklassen als Option verfügbare ziehmarkenfreie Anlage DriveTronic SIS benötigt im Gegensatz zu mechanischen oder pneumatischen Systemen keine Saugluft und entlastet damit zusätzlich die energieintensive Luftbereitstellung.
Dank spielarmer und leichtgängiger Wälzlager können die Druckzylinder und Übergabetrommeln ohne große Kraftanstrengung sogar mit einer Handkurbel gedreht werden. Diese bei KBA schon seit vielen Jahren angewandte Lagertechnik reduziert den Energieverbrauch der Rapida-Maschinen maßgeblich. Im Bereich der Bogenführung wird der Venturieffekt für die Reduzierung der Blasluft genutzt. Dabei vermindern Spoiler an den Übergabetrommeln wirkungsvoll Unterströmungen.
Im Farbwerk erhöhen weniger Walzen die Reaktionsschnelligkeit. Gleichzeitig minimiert die optimierte Einstrang-Farbführung Reibungs- und Energieverluste. Selbiges gilt für das Dreiwalzenfeuchtwerk. Eine weitere Energiesparoption ist das Auskuppeln nicht benötigter Farbwerke. Allein dadurch können ca. 3 kW je Farbwerk am Gesamtenergieverbrauch eingespart werden. Zusätzlich tut man etwas für die Umwelt und den Geldbeutel, indem man sich teure Walzenpasten sowie die Zeit für das Aufbringen und Abwaschen spart.
Die KBA AirTronic-Auslage hat eine reduzierte Blasrohranzahl und braucht deshalb weniger Blasluft. Energieeffiziente Venturi-Düsen ermöglichen eine stabile Schwebebogenführung. Aerodynamische Spoiler an den Greiferwagen optimieren die Luftströmungen energieeffizient. Weniger Luftwiderstand und bessere Bogenführung bedeuten automatisch weniger Luftverbrauch.
Eigenentwickelte Trocknersysteme neuester Generation ermöglichen erheblich mehr Energieeffizienz bei der Druckveredelung mit Lack. So kann bei IR/HL-Trocknung der KBA VariDryBlue-Trockner mit Wärmerückführung bis zu 50 Prozent Energie gegenüber klassischen Systemen einsparen. Die neuen VariDry UV-Trockner wurden in puncto Energieeffizienz ebenfalls maßgeblich verbessert. Erreicht wurde dies durch eine optimierte Reflektorgeometrie und ein verbessertes Wärmemanagement der Strahler. Die UV-Strahlungsausbeute konnte dadurch wesentlich erhöht werden. Der Einsatz von elektronischen Vorschaltgeräten spart zudem Energie im stand-by-Modus.
Eine weitere Maßnahme ist die von KBA angebotene freie Kühlung des Temperierkreises. Hierbei wird bei genügend niedrigen Außentemperaturen der Rückkühlkreislauf direkt in den Temperierkreis eingekoppelt. Je nach Aufstellort und Abwärmelast variiert die Nutzung des Systems. Bei Testmessungen konnte die freie Kühlung über 1.000 Stunden, das entspricht 11,5 Prozent des Jahresvolumens, effizient betrieben werden.
Werden 220 Arbeitstage im Zweischichtbetrieb als Betriebszeit für das Kühlkombigerät und eine durchschnittliche Leistung von 6 kW im Temperierkreis angenommen, so müssen mittels des Kältekreislaufs 20,9 MWh aus dem Temperierkreis gekühlt werden. Bei einer freien Kühlung von 1.000 Stunden pro Jahr verringert sich der Strombedarf bei ansonsten unveränderten Annahmen auf 6,45 MWh. Können 3.000 Betriebsstunden über die freie Kühlung abgedeckt werden, ist eine Kostenersparnis von bis zu 850 Euro per anno möglich.
Ein energieeffizienter Luftschrank sollte immer wassergekühlt sein. Durch den angepassten Einsatz von verschiedenen Verdichtertypen, kann KBA den Energieverbrauch für die Luftbereitstellung im Vergleich zu anderen Luftschränken um bis zu 24 MWh im Jahr senken. Dies entspricht einer Einsparung von 28 Prozent beim elektrischen Energieverbrauch.
Die im Rückkühlkreislauf anfallende Abwärme aus Druckmaschine und wassergekühlten Beistellgeräten bietet ein gutes Nutzungspotenzial, z. B. für Heizzwecke. Vorher sollten allerdings einige Gegebenheiten geklärt werden. Hat die Druckerei eine preiswerte Hochtemperaturheizung, ergibt sich ein Problem.
Die Temperatur im Vorlauf des Kühlkreislaufes liegt im Durchschnitt bei 40°C. Die Temperatur eines Hochtemperaturheizungssystems erreicht dagegen meist 70°C bis 80°C im Vorlauf und 50°C bis 60°C im Rücklauf. Es ist somit nicht möglich, die Wärme des Rückkühlkreislaufes direkt zu nutzen, da es sonst zu einer Abkühlung des Heizkreislaufes kommen würde. Eine Möglichkeit, dies zu umgehen, wäre eine Wärmepumpe, welche die Temperatur von 40°C auf das Niveau der Heizung anhebt.
Bei der Betrachtung der Wirtschaftlichkeit einer solchen Installation müssen das substituierte Gas für die Heizung, die unterschiedlichen Lastfälle (Heizung wird nur in den Wintermonaten genutzt, Maschine druckt nicht permanent) und die Energie für den Betrieb der Wärmepumpe einbezogen werden. Im günstigsten Fall ist hier mit einem ROI von 15 Jahren zu rechnen, was die Wirtschaftlichkeit einer solchen Installation in Frage stellt. Sofern sich allerdings die Druckerei in einem Neubau mit einer Niedertemperaturheizung befindet, kann die Abwärme des Rückkühlkreislaufes sinnvoll genutzt werden, um den Heizkreislauf energetisch zu entlasten, ebenso mit relativ geringem Aufwand für die Beheizung von Lagern o. ä.
Ein Teil der in der Trocknerabluft enthaltenen Energie kann über einen Wärmetauscher zur direkten Vorwärmung der dem Trockner zugeführten Heißluft verwendet werden, und damit den Strombedarf reduzieren. Weitaus größere Einsparungen lassen sich erzielen, wenn mit einer Abluftwärmepumpe die Trocknerabluft weiter ausgekühlt wird und die Zuluft weiter erwärmt wird. Bei dieser Variante können je nach Maschinentyp pro Jahr 50 MWh an Energie eingespart werden.
