Projektidee Galvanotechnik vom BMWi-Wettbewerb Energieeffizienz

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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 . 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 (ca. 236 t CO2) Zusätzlich können durch die Optimierung der Belüftungssteuerung sowie durch den Austausch der Ventilatoren weitere 38 MWh pro Jahr (ca. 20 t CO2) eingespart werden.

Kosten für die Umsetzung:

  • Investitionskosten von rund 225.000 für die hocheffizienten Gleichrichter, die Prozessoptimierungen und die Optimierung der Belüftung,
  • Investitionsnebenkosten (für Planung, Installation, Messtechnik und Inbetriebnahme) in Höhe von etwa 65.000 ,
  • Summe Investitionsgesamtkosten in Höhe von 290.000 .

Von diesen Kosten können im BMWi-Wettbewerb Energieeffizienz bis zu 50 % gefördert werden. Die tatsächliche Höhe der jeweils förderfähigen Kosten hängt letztlich davon ab, welchen Anteil an den Gesamtinvestitionskosten die effizienzbezogen Kosten (Investitionsmehrkosten und -nebenkosten) aufweisen. Ausführliche Hinweise zur Berechnung der effizienzbezogen Kosten finden sich im Merkblatt "Allgemeine Hinweise zur Antragstellung" (PDF, 295 KB), welches unter "Mitmachen" und "Antragsstellung" auf den Webseiten des BMWi-Wettbewerbs Energieeffizienz abrufbar ist.

Grundlegendes Kriterium für die Zulassung zum Wettbewerb ist, dass die Amortisationszeit des Projektes, berechnet aus den effizienzbezogenen Investitionskosten und der Summe der eingesparten Energiekosten, mindestens vier Jahre beträgt.

Durch die Umsetzung aller beschriebenen Maßnahmen können jährlich insgesamt 478 MWh eingespart werden. Bei einem angenommenen Strompreis von 0,15 €/kWh amortisiert sich somit die Effizienzmaßnahme ohne Förderung nach etwas mehr als vier Jahren, mit maximaler Förderung bereits nach ca. zwei Jahren.

Das zentrale Kriterium für die Förderentscheidung im Wettbewerb ist die je Fördereuro erreichte CO2-Einsparung pro Jahr (Fördereffizienz). Diese liegt im beschriebenen Projekt bei der maximal möglichen Fördersumme von 145.000 (50 % Förderquote) und einer erwarteten Einsparung von 265 t CO2 pro Jahr bei etwa 566 pro t CO2 und Jahr. Der Antragsteller kann aber selbst entscheiden, ob er eine geringere Förderquote wählt, somit seine Fördereffizienz verbessert und dadurch die Chancen im Wettbewerb um die Fördermittel zu erhöhen.