Modellfabrik: Versteckte Energie-Potenziale nutzbar gemacht

Durch geschickte Vernetzung von Anlagen und Industriegebäuden lassen sich in der industriellen Produktion bis zu 40 Prozent Energie sparen. Das zeigte das „ETA-Projekt“ an der TU Darmstadt, das mit einem Festakt offiziell endete. Weiter geht es dagegen mit der Energieforschung an der TU: Anschlussprojekte in der ETA-Fabrik laufen bereits.

Nach dem Projektstart im Mai 2013 nahm die „ETA-Fabrik“ im März 2016 auf dem Campus Lichtwiese der TU Darmstadt ihren Betrieb auf. Das ehrgeizige Ziel: Durch intelligente Vernetzung einer neuartigen Gebäudehülle und einer im Maschinenbau typischen Produktionsprozesskette deutlich mehr Energie einzusparen als das möglich wäre, wenn alle Komponenten für sich energetisch optimiert worden wären. 15 bis 20 Prozent zusätzliche Einsparung prognostizierten die beteiligten Wissenschaftler. Dafür wurde an der TU eine eigene ETA-Modellfabrik im Maßstab 1:1 interdisziplinär entwickelt, gebaut und betrieben. Maschinen und Gebäude arbeiteten gleichsam zusammen. So wurde zum Beispiel die Abwärme der Anlagen genutzt, um andere Anlagen oder das Gebäude zu beheizen. Die neu gebaute Fabrik wurde zum „Forschungsgroßgerät“.

Die Gebäudehülle zeichnet sich durch eine dreischichtige Struktur aus (Tragstruktur aus Stahlbeton-Pi-Platten, mineralisierter Schaum als Dämmschicht, thermisch aktivierbare, vorgehängte, hinterlüftete Fassade aus mr-UHPC, System DUCON) mit thermisch aktivierbaren Gebäude-Innen- und Gebäude-Außenfassaden durch Kapillarrohrmatten (Niedertemperatur-Flächenheizung oder -kühler).

Nach fünf Jahren Forschung und zwei Jahren Betrieb ist das ETA-Projekt nun offiziell abgeschlossen. Es hat gezeigt, dass mit einer nach ETA-Kriterien neu aufgebauten Fabrik ein marktfähiges, wirtschaftlich realisierbares Energie-Einsparpotenzial von 40 Prozent gegenüber einer konventionellen Produktionsstätte besteht.

Jährlich rund 2’000 Besucher

Doch auch bereits bestehende Betriebe können vom Ansatz profitieren, der in der „ETA-Fabrik“ entwickelt und unter Praxisbedingungen getestet wurde: In einer Fertigung des Industriepartners Bosch Rexroth AG konnte ein Einsparpotenzial von 24 Prozent – 670’000 Kilowattstunden Strom pro Jahr – aufgezeigt werden. Zudem wurden Abwärmequellen identifiziert, die zur Beheizung von 1’500 Quadratmetern Produktionsflächen genutzt werden könnten.

Viele der im Rahmen des Projekts „ETA-Fabrik“ gewonnenen Erkenntnisse hat die TU bereits weitergegeben: Mit jährlich rund 2’000 Besuchern und über 25 Workshops wurden Vertreterinnen und Vertreter aus der Industrie in puncto Energieeffizienz in der Produktion fit gemacht.

Das ETA-Projekt war Teil des interdisziplinären Profilbereichs Energiesysteme der Zukunft an der TU. Mit der Modellfabrik steht auf der Lichtwiese weiterhin der Rahmen für zukunftsweisende Anschlussprojekte zum Thema Energieeffizienz und Energieflexibilität zur Verfügung. Aus der „ETA-Fabrik“ heraus entstand zum Beispiel das laufende, vom Bund im Rahmen des Kopernikus-Programms geförderte Projekt „SynErgie“, das sich mit der flexiblen Ausrichtung von Industrieprozessen auf eine schwankende Energieversorgung durch regenerative Energieträger befasst. Die ebenfalls in der „ETA-Fabrik“ angesiedelte „PHI-Factory“ erforscht technische und organisatorische Lösungen, mittels derer Industriebetriebe als energieflexibles, aktives Regelelement zeitgleich Energiekosten einsparen und das Stromnetz stützen können. Das Projekt „ETA-Transfer“ wird zeigen, wie sich die in der „ETA-Fabrik“ entwickelten Prinzipien mit marktgängigen Technologien in der Wirtschaft anwenden lassen. Und auch beim jüngst gestarteten Projekt „ArePron“ zum Aufbau von ressourceneffizienten, vernetzten Produktionssystemen wird das Großforschungsgerät ETA-Fabrik weiter genutzt.

Professor Eberhard Abele, Leiter des federführenden Instituts für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen der TU Darmstadt, resümiert: „Energieeffizienz in der Industrie hat weiterhin ein beachtliches Potenzial, wenn es gelingt, die einzelnen energieführenden Bausteine in einem Produktionswerk zu verknüpfen. Mit dem Projekt ,ETA-Fabrik‘ hat die TU Darmstadt mit ihren 36 Partnern zahlreiche Innovationen realisiert, um diese Potenziale zu eröffnen. Wir haben hier gezeigt: Der systemorientierte Ansatz weist in die Zukunft.“

Bild: Gruppenfoto Abschlussveranstaltung Eta-Fabrik. Bild: Andreas Körner, Bildhübsche Fotografie, Stuttgart