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Dienstag 17. September 2013

Abwärmenutzungskonzept: Innovative Einsparmöglichkeiten bei der Aluminium-Gießerei BMW Landshut

Die BMW AG erweitert die Aluminium Gießereianlagen am Standort Landshut. Hierbei fallen je nach Betriebsbedingung circa 2,0 bis 4,0 MWth Abwärme aus den Schmelzöfen an. Um die diskontinuierliche Leistungsbereitstellung aus dem Abwärmestrom der Schmelzanlagen zusammenzuführen und hieraus Strom und Prozesskälte zu erzeugen, hat Gammel Engineering ein innovatives Abwärmenutzungskonzept entwickelt.

Im Jahr 2010 beauftragte BMW Group Gammel Engineering, ein Konzept zur Abwärmenutzung in der Leichtmetallgießerei des BMW Werks Landshut zu erarbeiten. Die Planungsleistung umfasste die Potentialermittlung, die Konzeptentwicklung, die Unterstützung bei der Fördermittelbeschaffung, die System- und Entwurfsplanung sowie den Variantenvergleich und die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung.

Auf der Basis der Ideen des Industrieteams der Gammel Engineering wurde ein Konsortium über einen Energiedienstleistungsvertrag mit der Umsetzung des Konzeptes beauftragt: Gammel Engineering als Ingenieurdienstleister, Siemens, Spezialist für Elektromotoren, Frequenzumformer und Regelungstechnik, und das langjährige BMW Group-Subunternehmen Ulrich Müller GmbH, Experte für Anlagenbau und Fachunternehmen der Gebäudetechnik. Die Bündelung der Kompetenz der drei Profis ergab am Ende für den BMW Standort Landshut ein enormes Einsparungspotential in den Bereichen Energie und CO2. 

Nach Inbetriebnahme einer neuen Schmelzerei im Herbst 2012 konnte die Konkretisierung  der Möglichkeiten durch Weiterführung des Konzeptes mit den Daten der neuen Schmelzöfen beginnen. Am Standort Landshut schmilzt die BMW Group mit Hilfe von Gasbrennern angeliefertes Aluminium-Festmaterial in insgesamt sechs Öfen. Dabei sind durchschnittlich drei Öfen im Schmelzbetrieb und drei Öfen im Warmhaltebetrieb. Das Rauchgas hat beim Austritt aus den Schmelzöfen eine Temperatur von etwa 640°C. „Die naheliegendste Lösung wäre bei so hohen Temperaturen eine Verstromung gewesen. Das ist üblicherweise die lukrativste Möglichkeit der Wärmeveredelung“, erklärt Michael Gammel, Geschäftsführer von Gammel Engineering. „Dieses Konzept unter Einsatz von ORC-Kolbenmotoren oder ORC-Turbinen und der Einspeisen von Abwärme ins werkseigene Wärmenetz wurde jedoch nicht realisiert, da für die spezielle Situation eine wesentlich effizientere Möglichkeit gefunden wurde.“ Durch den intensiven Gedankenaustausch zwischen Gammel Engineering, Siemens und Ulrich Müller als Experten, der Analyse der Energiesituation des gesamten BMW Standorts Landshut und des kompletten Energiebedarfs, entstand ein neues, ganzheitliches Energie-Konzept mit wesentlich höheren Einsparungspotentialen.  

Kälte wird für die Produktion ganzjährig gebraucht. Berechnungen ergaben, dass die Wärme aus den Schmelzöfen zum Bereitstellen der nötigen Kälte ausreicht. Das bereits vorhandene Wärmenetz wurde zum Verteilen der Wärme genutzt und überall dort, wo Kälte benötigt wird, wurde eine Absorptionskältemaschine installiert. Die Nutzung der Leichtmetallgießerei als zweiten Einspeisungspunkt erhöht darüber hinaus die Kapazität des Wärmenetzes und vermindert die benötigte Pumpenergie – eine zusätzliche Energieeinsparung.

Im Wärmenetz liegt die Vorlauftemperatur des Wassers bei 130°C und die Rücklauftemperatur bei 70°C. Dadurch lässt sich die Abwärme aus der Leichtmetallgießerei mit einem Niveau von 640°C technisch unkompliziert nutzen. Es ist angedacht, zwei Kältemaschinen in Reihe zu schalten, um mit Hilfe einer tieferen Rücklauftemperatur die Effizienz weiter zu steigern. Durch die Kopplung von Wärme und Kälte kann die Energie, die durch das Jahr gleichmäßig in der Leichtmetallgießerei anfällt, stets komplett genutzt werden. Die Berechnungen lassen auf eine vollständige Wärmenutzung von über 7200 Betriebsstunden im Jahr schließen.

Da das Wärmenetz durch die Wärmerückgewinnung aus der Leichtmetallgießerei entlastet wird, spielt es keine Rolle mehr, an welcher Stelle ein eventuell noch zusätzlich benötigtes BHKW errichtet wird. Neben der Stromerzeugung liefert dieses dann einen zusätzlichen Einspeisungspunkt für Wärme ins Wärmenetz.

Das neue Energiekonzept führt zu einer besseren Nutzung der vorhandenen Infrastruktur, zur Verwertung bisher ungenutzt an die Atmosphäre abgegebener Wärme, zur Einsparung von Strom durch verminderte Pumpenergie im Warmwassernetz und durch nicht mehr benötigte Energie für die Kompressor Kältemaschinen. Dies alles spart nicht nur Geld, sondern schont durch CO2-Einsparung auch die Umwelt. Das erarbeitete Konzept macht zusätzlich die Energieversorgung insgesamt flexibler, wodurch einfacher auf zukünftige Entwicklungen reagiert werden kann.

  • Bilder (c) BMW Group

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