Extrusion ist ein energieintensiver Prozess. Bereits in der Vergangenheit hat SML umfassende Maßnahmen gesetzt, um die Energieeffizienz von Extrusionsanlagen kontinuierlich zu steigern. Gerade in Zeiten von hohen Energiepreisen und einem zunehmenden Umweltbewusstsein gewinnt das Thema „Energiesparen“ erheblich an Bedeutung.

Extruder-Konfiguration 
„Ein zentraler Beitrag zur Energieeinsparung kann bereits bei der Konfiguration der Extrusionsanlage geleistet werden. Der Großteil an Energie wird für das Aufschmelzen des Kunststoffs verwendet, daher ist die richtige Extrudergröße und -art von entscheidender Bedeutung“, erklärt Hans-Jürgen Luger, Leiter Forschung & Entwicklung bei SML. Generell gilt: Extruder arbeiten dann energieeffizient, wenn ihr Antrieb und die Schnecke optimal konfiguriert sind. Dies gilt insbesondere für die Hochgeschwindigkeitsextruder (HSE) von SML mit Durchmessern von 75 und 90 mm. Diese wurden entwickelt, um bis zu 1.200 kg/h an PP, LDPE, LLDPE und PS zu verarbeiten. Im Vergleich zu Extrudern mit größerem Durchmesser benötigt ein HSE bei gleichem Durchsatz bis zu 80 % weniger Heizleistung. Ein weiteres Beispiel für Energieeffizienz ist der HO-LT Extruder von SML, der hohe Ausstoßleistungen bei niedrigen Schmelzetemperaturen ermöglicht – und der sich speziell für empfindliche Polymere wie EVOH oder Haftvermittlereignet. Bei der Extrusion von EVOH mittels eines 35 mm HO-LT Extruders anstelle eines 75 mm Standardextruders reduziert sich – bei gleichem maximalen Durchsatz – der spezifische Energieeintrag (SEI) von 250 Wh/kg auf 200 Wh/kg.

Effiziente Kühlwasseraufbereitung am Fabriksgelände 
Neben dem Erwärmen und Schmelzen der Polymere sollten auch die nachfolgenden Abkühlprozesse im Hinblick auf Energieeffizienz Beachtung finden: Zum einen ist die Wasserqualität in den Kühlkreisläufen entscheidend, um eine hohe Kühleffizienz und Prozesssicherheit zu gewährleisten. Durch Ablagerungen und Verschmutzungen im Kühlkreislauf verschlechtert sich die Wärmeübertragung – was in der Folge dazu führt, dass die Kühlwassertemperatur gesenkt werden muss, um die gleiche Kühlleistung zu erreichen. Grundsätzlich sollten die Temperaturen des Kühlwassers nicht tiefer als nötig sein. Zum anderen bietet auch die Art und Weise wie Kühlwasser hergestellt bzw. bereitgestellt wird, eine Möglichkeit Energie einzusparen. SML nutzt beispielsweise zur Erzeugung von Kühlwasser in der Unternehmenszentrale in Redlham, Österreich, ein intelligentes System aus eigenen Wasserquellen, Erdwärmepumpen (die auch solarbetrieben sein können) und einem am Dach positionierten Chiller/Kühler. Darüber hinaus nutzt SML im Winter die Abwärme der in Betrieb befindlichen Extrusionsanlagen zur Beheizung der Unternehmenszentrale.

Anlagenkonfiguration: Reduzieren von Randbeschnitt 
Ein weiteres zentrale Thema ist die anfallende Menge an Randbeschnitt, der in der Regel eingemahlen und dem Extrusionsprozess wieder zugeführt wird. Grundsätzlich nimmt der Anteil an Randbeschnitt mit zunehmender Folienbreite ab. Dadurch erweisen sich breitere Anlagen, welche folglich die Produktion von größeren Folienbreiten erlauben als effizienter. Beim Vergleich einer SML MiniCast-Stretchfolienanlage mit 1.500 mm Nettobreite mit einer SML PowerCast XL mit 4.500 mm Nettobreite verringert sich der Anteil des Randbeschnitts von 27 % auf 17 %. Während der zusätzliche Energieverbrauch für die Rückführung und somit des Aufschmelzens der Randstreifen bei der großen PowerCast XL-Anlage 50 Wh/kg beträgt, liegt er bei der kleineren MiniCast-Anlage bei 90 Wh/kg. 

Wärmeverluste verringern 
Das Isolieren von heißen Oberflächen, die von Wärmeverlusten durch Abstrahlung betroffen sind, ist eine sehr effektive und kostengünstige Möglichkeit, Energiekosten einzusparen. Dazu lassen sich Isolierungen, beispielsweise an Schmelzeleitungen, problemlos auch im Nachhinein anbringen. Messungen haben gezeigt, dass der Stromverbrauch zur Aufrechterhaltung der eingestellten Temperatur einer Schmelzeleitung– pro Meter Länge – von 8 kWh ohne Isolierung auf 6 kWh mit Isolierung gesenkt werden kann (-25 %). SML hat darüber hinaus die Heiz-/Kühleinheit für den Extruderzylinder modifiziert, um Wärmeverluste durch Strahlung im Heizbetrieb um bis zu 30 % zu verringern.

Einspar-Potenziale bei Peripheriegeräten 
Unabhängig von der Anlagengeschwindigkeit und des Ausstoßes laufen Pumpenantriebe und Gebläse häufig mit konstanter Drehzahl. Durch den Einbau von Frequenzumrichtern und Änderungen in der Anlagensteuerung kann die Antriebsgeschwindigkeit und damit der erforderliche Energiebedarf von Peripheriegeräten entsprechend angepasst werden – ohne dass dies eine Auswirkung auf die Gesamtleistung der Anlage hat. Nicht zuletzt besteht ein weiterer Schritt in Richtung Verbesserung der Energieeffizienz im Extrusionsprozess darin, mit bitWise, dem Datengenerierungs- und Analysetool von SML, die Maschinenparameter so zu optimieren, damit das volle Einsparpotenzial ausgeschöpft werden kann.

Redlham, 15.05.2023