Energieverbrauch verringern – Effizienzsteigerung im Extrusionsbetrieb

Steigende Energiepreise lassen sich abfedern. Eine Leistungsbilanzierung hilft dem Extrusionsbetrieb, den Wirkungsgrad vorhandener Anlagen festzustellen, und liefert Ansatzpunkte, um Energie besser zu nutzen.

Um die Verluste der einzelnen Extruder-Komponenten zuzuordnen und Verbesserungspotenziale zu identifizieren, werden einzelne sogenannte Bilanzräume des Extruders betrachtet. Als Beispiel dient ein gegenläufig drehender, dichtkämmender Doppelschneckenextruder zur Herstellung von Fensterprofilen aus Polyvinylchlorid (PVC). Im Eingangsteil des Schaltschranks wird die gesamte elektrische Leistung auf die Hauptverbraucher verteilt: Antriebsstrang, Zylinderheizung, Werkzeugheizung und die Nebenverbraucher. Zu den Nebenverbrauchern zählen die Steuerung, alle elektrischen und elektronischen Bauteile, Kühleinrichtungen und Lüfter, Pumpen und Druckluftsysteme.

Mit steigender Leistung der Plastifiziereinheit wachsen Massetemperatur und Zylinderwandtemperatur überproportional. Die Notwendigkeit des Beheizens nimmt entsprechend ab — und kann komplett entfallen, wenn die Zylinderwandtemperatur dem Sollwert der Zylinderzone entspricht. Sobald die Zylinderwand jedoch eine Mindesttemperatur unterschreitet, muss zusätzliche Heizleistung zugeführt werden.

Minimierung der Verluste der Plastifiziereinheit

Die Wärmeabfuhr an einer Plastifiziereinheit erfolgt über Strahlung, freie Konvektion, erzwungene Konvektion und Wärmeleitung. Obwohl die Wärmeabfuhr durch Konvektion den Gesamtwirkungsgrad negativ beeinflusst, ist sie aus prozesstechnischen Gründen oft notwendig, um die richtige Massetemperatur zu erreichen. Bei gegenläufigen, dichtkämmenden Doppelschneckenextrudern zur Plastifizierung von PVC sind in der Regel keine hohen Kühlleistungen am Zylinder erforderlich; selbst bei großen Drehzahlen wird normalerweise nur ein konstanter Anteil der Heizenergie eingebracht.

Die Reduzierung der Wärmeabfuhr ist damit der zentrale Ansatzpunkt, um die Effizienz der Plastifiziereinheit zu steigern. Wirksame Hebel sind die thermische Isolierung des Zylinders sowie ein abgestimmtes Heiz-Kühl-Konzept, das den eingestellten Sollwert sehr genau halten kann, ohne unnötig zu pumpen.

Antriebseinheit und Nebenverbraucher

Bei der Antriebseinheit ergeben sich Einsparpotenziale vor allem aus dem Tausch älterer Motoren gegen Ausführungen der Effizienzklassen IE3/IE4 und aus dem Einsatz von Frequenzumrichtern, die die Drehzahl dem aktuellen Bedarf anpassen. Auch bei den Nebenverbrauchern — Hydraulik, Pumpen, Lüfter, Druckluft, Kühlwasseraufbereitung — bietet eine systematische Analyse häufig zweistellige Effizienzgewinne. Voraussetzung ist immer eine Messung im Bilanzraum: nur was gemessen wird, kann gezielt optimiert werden.

Die Bilanzierung dient damit nicht nur der Bewertung des bestehenden Anlagenparks, sondern liefert eine fundierte Grundlage für Investitionsentscheidungen — egal ob bei Retrofits oder beim Aufbau neuer Linien.