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Scientific Reports:

W. Wimmer, R. Pamminger, R. Winkler:
"Energiedienstleistung zur Steigerung der Energieeffizienz von Spritzgießmaschinen im Kunststoffbereich";
Report No. 55/2010, 2009; 110 pages.



English abstract:
This project aims at performing a feasibility study of establishing a sustainable product service
for raising the energy efficiency of injection moulding machines. By this service, waste heat
from the injection moulding process can be harnessed and be offered to potential users.
The injection moulding process is an energy intensive process. Approximately 140 GWh of energy
is needed for injection moulding processes annually in Austria. On the one hand, high
amount of energy is needed during the process and a lot of heat is generated, on the other
hand cooling must be ensured to achieve short injection cycles. Thermal management becomes
central for high energy efficiency.
Results of energy measurements point out that 80% of the energy input for the drives, the heating
system and ancillary units converts to heat which has to be dissipated by the waste hydraulic
oil and the cooling water. This heat could be used for further injections. Here for the actual
low temperatures of about 15-25 C have to be increased by using heat pumps at a higher
usable temperature level of about 60 C.
Three case studies for using this waste heat have been investigated in more detail: an office
building, a nearby one family house and a greenhouse. Considering the losses of the transportation,
the available heat for the family house is 40% less than for the nearby office building.
Therefore short transportation routes should be chosen. With the heat from the heat pump
which is connected to the cooling water, 23 greenhouses can be heated.
Providing this waste heat as a service, the so-called plant contracting has been chosen. In
plant contracting, the contractor (e.g. injection moulding machine manufacturers, energy service
companies, etc.) builds and operates the additional components needed to use the waste
heat. The contractor sells the heat to a purchaser (e.g. machine user). By evaluating this service
using sustainability criteria positive effects in all three dimensions, ecology, economy and
social, can be observed. Economic benefits can be achieved through the new revenue source
or the energy savings. The service also results in positive environmental effects which are
achieved by the reduction of the overall consumption of resources.
Implementing this service has to be designed individually for each company. The holistic view
of the energy structure of each individual application is essential.

German abstract:
Ziel des Projekts ist die Erstellung einer Machbarkeitsstudie zur Untersuchung der organisatorischen
und technischen Rahmenbedingungen für das Anbieten einer neuen Dienstleistung zur
Steigerung der Energieeffizienz für Kunststoffspritzgießmaschinen. Mit dieser Dienstleistung
soll die im Kunststoffspritzgießprozess entstehende Wärme nutzbar gemacht werden und für
andere, potentielle Nutzer angeboten werden können.
Kunststoffspritzgießmaschinen sind energieintensive Produkte, die zum Teil im Dreischichtbetrieb
eingesetzt werden und "rund um die Uhr" hohe Mengen an Energie benötigen. Jährlich
werden in Österreich dafür 140 GWh an Energie benötigt. Interessant am Spritzgießprozess ist,
dass auf der einen Seite hohe Mengen an Energie gezielt zugeführt werden müssen und auf
der anderen Seite eine entsprechende Kühlung sichergestellt werden muss, damit kurze Einspritzzyklen
erreicht werden können. Wärmemanagement ist daher in Bezug auf eine gute
Energieeffizienz zentral.
Bei Energiemessungen stellte sich heraus, dass 80% der über die Antriebe, die Heizung und
die Nebenaggregate zugeführten Energie als Wärme über das Hydrauliköl und die Werkzeugkühlung
abgeführt werden. Diese Abwärme kann für eine weitere Abwärmenutzung bereitgestellt
werden, jedoch müssen die vorhandenen niedrigen Temperaturen von ca. 15 - 25C mittels
einer Wärmepumpe auf ein höheres nutzbares Temperaturniveau (ca. 60C) gebracht werden.
Die Nutzung der Abwärme wurde für die drei Anwendungsbeispiele eines Bürogebäudes, eines
naheliegenden Wohnhauses und eines Gewächshauses genauer untersucht. Die zur Verfügung
stehende Wärmemenge für das Wohnhaus ist durch die vorhandenen Transportverluste
um ca. 40% geringer als für eine Nutzung in einem Bürogebäude, weshalb ein möglichst kurzer
Transportweg gewählt werden sollte. Bei einer Umsetzung mit der Beheizung von Gewächshäuser
können mit der im Referenzunternehmen vorhandenen Wärmemenge ca. 23 der Gewächshäuser
mit Plexiglasverglasung beheizt werden.
Um diese Abwärme zur weiteren Nutzung als Dienstleistung anbieten zu können, wird das sogenannte
Anlagencontracting gewählt. Hierbei errichtet und betreibt der Contractor (z.B.
Spritzgießmaschinenhersteller, Energiedienstleister, etc.) die Anlage zu Bereitstellung der
Energie und verkauft an den Abnehmer (z.B. Maschinenanwender) die Energie in der gewünschten
Form. Bei einer Nachhaltigkeitsbewertung dieser Dienstleistung zeigen sich in den
drei Säulen der Nachhaltigkeit, nämlich Ökologie, Ökonomie und Soziales positive Effekte. Vor
allem ergeben sich ökonomische Vorteile durch die neue Einnahmenquelle bzw. die erzielten
Energieeinsparungen. Durch den verringerten Gesamtressourcenverbrauch ergeben sich auch
positive ökologische Effekte
Eine Umsetzung dieser Dienstleistung ist jedoch für jede Anwendung individuell zu gestalten.
Wichtig ist die ganzheitliche Betrachtung der Energiebedarfsstruktur bei jeder einzelnen Umsetzung.

Keywords:
Spritzgußmaschinen, Energieeffizienz, Energiedienstleistung


Electronic version of the publication:
http://publik.tuwien.ac.at/files/PubDat_186095.pdf


Created from the Publication Database of the Vienna University of Technology.