Energieeffizienz

Beim Thema Wellpappe spielt die Energieeffizienz eine entscheidende Rolle, insbesondere hinsichtlich der Herstellung und Wiederverwertung der Wellpappe. In der Produktion wird auf Umweltschutz und Ressourcenschonung geachtet, wobei die Energieeffizienz einen wesentlichen Beitrag leistet.

Sie wirkt entlang der gesamten Wertschöpfungskette: von der Papierherstellung über den Betrieb der Wellpappenanlage (Corrugator) bis zur Weiterverarbeitung, Lagerung, Logistik und dem Recycling. Relevante Stellgrößen sind der spezifische Energiebedarf (z. B. kWh pro Tonne Output), die Auslastung der Anlagen, die Qualität der eingesetzten Fasern sowie die Prozessführung (Feuchtegehalt, Bahngeschwindigkeiten, Trocknung). Ziel ist es, den Energieeinsatz systematisch zu senken, Abwärme nutzbar zu machen und Verluste zu vermeiden, ohne Produktsicherheit, Maßhaltigkeit oder die mechanischen Eigenschaften zu beeinträchtigen.

Darüber hinaus umfasst Energieeffizienz in der Wellpappenherstellung die konsequente Betrachtung von Material- und Energieflüssen über den gesamten Lebenszyklus: von der Auswahl geeigneter Papiersorten (Primär- und Recyclingfasern) über optimierte Flötenprofile (z. B. B-, C-, E- oder BC-Welle) bis hin zur bedarfsgerechten Verpackungsentwicklung. Durch standardisierte Rüstprozesse, abgestimmte Formate und eine vorausschauende Planung lassen sich Stillstandszeiten, Ausschuss und damit verbundene Energieverluste spürbar reduzieren.

Definition: Was versteht man unter Energieeffizienz?

Energieeffizienz bedeutet, die Energie so einzusetzen, dass mit minimaler Eingabe das maximale, für den Zweck ausreichende Ergebnis erzielt wird. Dies umfasst Prozesse und Technologien, die darauf abzielen, den Energieverbrauch zu reduzieren, ohne die geforderte Leistung, Produktqualität oder Sicherheit zu beeinträchtigen.

Im technischen Kontext wird Energieeffizienz häufig durch Kennzahlen beschrieben, die Output (z. B. produzierte Quadratmeter oder Tonnen) ins Verhältnis zum Energieeinsatz setzen. Abzugrenzen sind dabei Effizienz (das Verhältnis von Nutzen zu Aufwand), Suffizienz (Vermeidung unnötiger Verbräuche) und Konsistenz (Einsatz kreislauffähiger Materialien). Für die Wellpapp-Industrie bedeutet das konkret: gleicher oder besserer Qualitätsstandard bei geringerem Strom-, Wärme- und Druckluftbedarf sowie niedrigerem Ausschuss.

Abgrenzung, Zielgrößen und Systemgrenzen

Für belastbare Aussagen ist die Definition der Systemgrenzen entscheidend: Betrachtet werden können einzelne Aggregate (z. B. Vorheizer), Prozessschritte (Kaschierung, Trocknung), komplette Linien (Corrugator) oder ganze Standorte. Typische Zielgrößen sind der spezifische Energieverbrauch pro 1.000 m² Wellpappe, kWh pro Tonne, die CO₂-Intensität pro Einheit sowie die Gesamtanlageneffektivität. Lebenszyklusbetrachtungen (Cradle-to-Gate) helfen, Verlagerungseffekte zu vermeiden.

Einsatzbereiche von Energieeffizienz in der Wellpapp-Produktion

In der Praxis der Wellpapp-Produktion ist der Einsatz von Energieeffizienz unverzichtbar. Sie gliedert sich in verschiedene Bereiche wie Prozesswärme, Antriebstechniken, Druckluft- und Vakuumerzeugung, Gebäude- und Leittechnik. Erhebliche Energieeinsparungen können zum Beispiel durch eine effiziente Wärmerückgewinnung oder durch energieeffiziente Maschinen mit hochmodernen Antrieben erzielt werden. Ergänzend tragen Materialflussoptimierung, kurze Wege und eine abgestimmte Planung zu geringerem Energie- und Flächenbedarf bei.

Wesentliche Verbraucher im Überblick:

• Prozesswärme am Corrugator: Vorheizer, Riffelwalzen, Leimauftrag und Trocknung benötigen Dampf oder Heißluft. Optimierte Temperatur- und Feuchteregelung senkt den Bedarf.
• Elektrische Antriebe: Antriebstechnik an Papierabrollern, Zugwerken, Querschneidern, Staplern und Fördertechnik profitiert von drehzahlgeregelten Motoren.
• Hilfsmedien: Druckluft, Vakuum und Wasser sind Querschnittstechnologien. Leckagearme Netze und bedarfsgerechte Erzeugung reduzieren Verluste.
• Gebäudetechnik: Beleuchtung, Lüftung und Hallenklimatisierung lassen sich über LED, Tageslichtnutzung, Sensorik und gute Dämmung effizient betreiben.
• IT und Monitoring: Energiemanagementsysteme erfassen Verbräuche in Echtzeit, erkennen Abweichungen und ermöglichen datenbasierte Optimierungen.
• Dampferzeugung und -rückführung: Kesselwirkungsgrad, Kondensatrückführung, Entgasung und der Zustand von Dampf-Armaturen (z. B. Kondensatableiter) beeinflussen die Effizienz der Prozesswärme maßgeblich.
• Intralogistik: Routenplanung, Ladungsverdichtung, Ladezustandsmanagement bei Flurförderzeugen und optimierte Palettierung reduzieren Energieaufwand in Transport und Handling.

Prozessspezifische Besonderheiten

Die Einstellung von Bahnspannung, Stärkeleimviskosität, Anpressdruck und Ofenprofil wirkt direkt auf den Energieeinsatz. Ebenso beeinflussen Papierqualitäten, Feuchtegehalt und Flötenprofile den Trocknungsbedarf. Ein abgestimmtes Rezept- und Formatmanagement verhindert unnötige Aufheiz- und Stillstandsphasen.

Weitere Einflussfaktoren sind der Zustand von Isolationen (z. B. an Hauben, Rohrleitungen und Vorheizern), die Sauberkeit von Wärmetauschern sowie die Qualität der Druckluftaufbereitung. Eine konsistente Dokumentation von Soll-/Ist-Profilen je Produktfamilie erleichtert die Reproduzierbarkeit effizienter Einstellungen.

Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz

Unternehmen haben verschiedene Möglichkeiten, die Energieeffizienz zu verbessern. Dazu gehören Investitionen in moderne Technologien, Schulung der Mitarbeitenden, Verwendung alternativer Energiequellen und Optimierung der Prozesse. Entscheidend ist ein systematisches Vorgehen: analysieren, priorisieren, umsetzen, verifizieren und standardisieren.

• Wärmerückgewinnung: Nutzung der Abwärme aus Haubenabluft und Kondensat zur Vorheizung von Papierbahnen oder Prozesswasser; Einbindung von Wärmetauschern und bedarfsgerechter Regelung.
• Variable Speed Drives (VSD): Frequenzumrichter an Lüftern, Pumpen und Antrieben zur Anpassung der Leistung an den tatsächlichen Bedarf.
• Druckluft- und Vakuumoptimierung: Leckageortung, Absenkung des Netzdrucks, lastabhängige Kompressorensteuerung, Wärmerückgewinnung aus Kompressoren.
• Prozessführung: Präzise Feuchte- und Temperaturregelung, optimierte Leimauftragsmengen, Rezeptbibliotheken für wiederkehrende Produkte und schnelle Rüstprozesse.
• Beleuchtung und Gebäude: LED, Präsenz- und Tageslichtsensorik, Zonenregelung und Wärmedämmung.
• Stand-by-Management: Automatisierte Abschaltung von Nebenaggregaten in produktionsfreien Zeiten; Lastmanagement zur Spitzenlastkappung.
• Instandhaltung: Zustandsorientierte Wartung (z. B. Lager, Riemen, Düsen), Reinigung von Wärmetauschern und Hauben zur Sicherung hoher Wirkungsgrade.
• Erneuerbare Energien: Photovoltaik und grüner Strombezug; elektrifizierte Niedertemperaturwärme, wo technisch machbar.
• Organisation und Qualifizierung: Schulungen, klare Verantwortlichkeiten im Energiemanagement, kontinuierliche Verbesserung (z. B. nach ISO 50001).
• Isolierung und Dampfkreislauf: Nachisolierung von Heißflächen, Prüfung von Kondensatableitern, Kondensatrückführung und Temperaturkaskaden zur Minimierung von Verlusten.
• Datenbasierte Optimierung: Submetering, Trendanalysen, Kennlinienabgleich und Alarmierungen bei Abweichungen zur stabilen Regelung im unteren Energieband.
• Beschaffung und Standardisierung: Effizienzkriterien bei der Aggregatwahl, Mindestanforderungen an Motoren (z. B. IE-Klassen) und standardisierte Ersatzteillogistik.

Messung und Kennzahlen

Transparenz ist zentral. Wichtige Kennzahlen sind der spezifische Strom- und Wärmeverbrauch (kWh/t), Energie pro Quadratmeter, Ausschussquote, OEE sowie Stillstands- und Rüstzeiten. Submetering auf Linien- und Aggregatsebene ermöglicht zielgerichtete Maßnahmen und belastbare Wirtschaftlichkeitsrechnungen.

Ergänzend bieten sich an: kWh/1.000 m², GJ/t, Verdichter-spezifischer Energiebedarf (kWh/m³ Druckluft), Leckagerate (% der Erzeugung), Nutzungsgrade von Wärmerückgewinnung, Temperatur- und Feuchteprofile entlang des Corrugators sowie die CO₂-Intensität pro Einheit. Regelmäßige Energieaudits und Benchmarking zwischen Schichten und Linien zeigen Verbesserungspotenziale auf.

Vor- und Nachteile der Energieeffizienz

Die Vorteile der Energieeffizienz liegen klar auf der Hand: Sie reduziert den Energieverbrauch, schont Ressourcen, reduziert die Betriebskosten und verbessert die Wettbewerbsposition eines Unternehmens. Aber auch Nachteile können entstehen, beispielsweise hohe Investitionskosten für neue Technologien oder eine zunehmende Komplexität der Prozesse und Anlagen.

• Vorteile: Geringere Energiekosten, stabilere Prozesse, weniger Ausschuss, geringere Emissionen und höhere Versorgungssicherheit durch Lastmanagement.
• Herausforderungen: Anfangsinvestitionen, Integrationsaufwand in bestehende Systeme, Schulungsbedarf, mögliche Produktionsunterbrechungen während der Umrüstung sowie Datenqualität und -sicherheit bei digitaler Überwachung.
• Beachtung des Rebound-Effekts: Effizienzgewinne dürfen nicht durch höhere Auslastung ohne Bedarfsprüfung wieder aufgezehrt werden.
• Wirtschaftlichkeit und Amortisation: Betrachtung der Gesamtkosten über den Lebenszyklus (TCO), realistische Annahmen zu Laufzeiten, Energiepreisen und Restwerten.
• Qualität und Verfügbarkeit: Sorgfältige Parametrierung verhindert Qualitätsrisiken; Redundanzen sichern die Lieferfähigkeit trotz Lastmanagement.

Energieeffizienz als Zukunftsthema in der Wellpapp-Industrie

Angesichts der steigenden Energiepreise und der zunehmenden Bedeutung von Umweltschutz wird das Thema Energieeffizienz immer wichtiger in der Wellpapp-Industrie. Mit der richtigen Strategie können Unternehmen enorme Einsparpotenziale realisieren und gleichzeitig ihren ökologischen Fußabdruck reduzieren.

Zusätzlich treiben gesetzliche Anforderungen an Energiemanagement und Berichterstattung die Transparenz. Technologische Entwicklungen wie hocheffiziente Trocknungs- und Regelkonzepte, verbesserte Wärmeübertrager sowie datenbasierte Prozessoptimierung erweitern die Potenziale. Mittelfristig gewinnen Elektrifizierung geeigneter Wärmeprozesse, intelligente Lastverschiebung und der Einsatz kreislauffähiger Rohstoffe an Bedeutung.

Normen, Audits und kontinuierliche Verbesserung

Strukturierte Energiemanagementsysteme (z. B. nach ISO 50001) und Energieaudits (z. B. nach DIN EN 16247) unterstützen die systematische Identifikation und Bewertung von Maßnahmen. Zielkaskaden, Maßnahmenpläne, regelmäßige Reviews sowie eine verlässliche Datengrundlage sichern die nachhaltige Verankerung im Betrieb und erleichtern die Berichterstattung.

Praxisbeispiele für Energieeffizienz in der Wellpapp-Industrie

Zahlreiche Unternehmen der Wellpapp-Industrie haben bereits erfolgreiche Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz eingeleitet und dadurch erhebliche Kostenersparnisse erzielt. Diese reichen von der Installation energieeffizienter Beleuchtungssysteme bis zur Wärmerückgewinnung in der Produktion.

• Wärmerückgewinnung aus Haubenabluft: Vorwärmung der Papierbahnen und des Prozesswassers, Reduktion des Dampfbedarfs um zweistellige Prozentwerte.
• Drehzahlregelung an Lüftern und Pumpen: VSDs senken den Stromverbrauch insbesondere in Teillastsignaturen deutlich.
• Druckluft-Leckageprogramm: Systematische Suche, Markierung und Beseitigung von Leckagen mit dauerhaftem Monitoring.
• Optimierte Ofen- und Rezeptprofile: Anpassung an Grammatur, Feuchte und Flötenprofil, wodurch Trocknungszeiten und Energieeinsatz sinken.
• Lastmanagement: Glättung von Leistungsspitzen durch abgestimmte Produktionsplanung und zeitversetzte Zuschaltung großer Verbraucher.
• Material- und Prozessabstimmung: Reduzierung von Ausschuss und Nacharbeit durch stabile Prozessfenster und qualitätsgesicherte Rohstoffe.
• Verpackungsentwicklung mit Blick auf den Energieeinsatz: Design-to-Process, optimierte Bogenlayouts und der Einsatz von effiziente Füll- und Polstersysteme für den Versand tragen zu geringeren Energiebedarfen in Herstellung und Logistik bei.
• Kondensatrückführung und Entgasung: Erhöhung des Kesselwirkungsgrads durch heiße Kondensatrückführung und Sauerstoffentzug, Verringerung des Brennstoffverbrauchs.
• Isolation und Dichtungskonzepte: Nachrüstung von Isolierungen an Hauben, Rohrleitungen und Ventilen sowie Dichtheitsverbesserungen an Trocknungszonen.
• Visualisierung und Schulung: Liniennahe Dashboards mit Soll-/Ist-Vergleich, Schichtbriefings und standardisierte Best-Practice-Setups.

Zusammenfassung:

• Energieeffizienz bezieht sich auf die Minimierung des Energieverbrauchs in der Herstellung von Produkten, in diesem Fall der Produktion von Verpackungen aus Wellpappe.
• Da Verpackungen aus Wellpappe leicht und doch stabil sind, erfordern sie weniger Energieverbrauch während des Transportprozesses, was sie zu einer energieeffizienten Wahl macht.
• Aufgrund des Versuchs, den CO2-Fußabdruck zu reduzieren, werden Unternehmen ermutigt, energieeffiziente Verpackungslösungen wie die aus Wellpappe zu wählen, um ihre ökologische Verantwortung zu demonstrieren.
• Wesentliche Hebel sind Wärmerückgewinnung, drehzahlgeregelte Antriebe, effiziente Druckluftbereitstellung, präzise Prozessführung sowie Transparenz durch Kennzahlen und Energiemonitoring.
• Investitionen in Qualifizierung, Instandhaltung und ein strukturiertes Energiemanagement sichern dauerhafte Effekte und reduzieren Risiken bei der Umsetzung.
• Ein klar definiertes Kennzahlenset, Submetering und regelmäßige Audits unterstützen die Priorisierung von Maßnahmen und die nachvollziehbare Erfolgskontrolle.
• Durch abgestimmte Verpackungsentwicklung, stabile Prozessfenster und vorausschauende Planung lassen sich Energieeinsatz, Materialverbrauch und Ausschuss zugleich verringern.