Angetrieben von guten Ideen

ZF Friedrichshafen AG ist einer der weltweit größten Automobilzulieferer. Die Erfolgsstory des Unternehmens begann vor über 100 Jahren mit dem Bau von Zahnrädern und Getrieben. Heute umfasst das Leistungsportfolio ein weites Kompetenzfeld rund um nachhaltige Mobilitätstechnik. M&P fügt ein weiteres zukunftsfähiges Zahnrad hinzu – in einer unternehmensweiten Energieeffizienzinitiative.

Energieeinsparpotenziale initiativ aufzeigen

ZF ist ein sehr innovatives und vielseitiges Technologieunternehmen, in dem viele Zahnräder in den Produkten, aber auch in der gesamten Unternehmens- und Standortkette perfekt ineinandergreifen müssen. Umso mehr freut es uns, dass auch M&P seit 2020 ein passendes „Zahnrad“ bei ZF ist. Neben der beratenden Unterstützung in der Reorganisation der FM-Prozesse begleiten wir seit zwei Jahren eine unternehmensweite Energieeffizienzinitiative: Die Saving Initiative Energy wurde durch die Energiemanager von ZF ins Leben gerufen, um Energieeinsparpotenziale aufzuzeigen und umzusetzen.

Die Initiative dient keinem Selbstzweck. Vielmehr unterstützt sie in besonderer Weise die Nachhaltigkeitsbemühungen von ZF. Das Unternehmen hat sich zum Ziel gesetzt, bis spätestens 2040 klimaneutral zu sein – zehn Jahre früher als von der EU gefordert.

„Nachhaltigkeit ist ein integraler Bestandteil der Konzernstrategie. Das übergreifende Ziel ist es, die Mobilitätsbedürfnisse der Gesellschaft mit den Voraussetzungen eines gesunden Ökosystems in Einklang zu bringen. Wir müssen sicherstellen, dass alle unsere Aktivitäten seine Grenzen respektieren und gleichzeitig zu nachhaltigen und zukunftsfähigen Lösungen führen. Deshalb hat ZF eine Klimastrategie erarbeitet: Bis 2040 soll ZF klimaneutral sein. Das heißt, dass bis dahin alle ZF-Standorte weder durch Eigenerzeugung noch durch den Bezug von Strom CO₂-Emissionen verursachen.“ Wolf-Henning Scheider, Vorstandsvorsitzender ZF

Um die ehrgeizigen Ziele zu erreichen, greifen die Maßnahmen in der Energieeffizienzberatung und in den auf die Fertigungsstandorte bezogenen Nachhaltigkeitsansätzen ineinander.

Aus einer großen Flughöhe betrachtet, werden die meist gleichen Ritzel in eine ineinandergreifende Abfolge gebracht.

Effizienz

Die Energieeinsparung ist der erste wichtige Punkt. Energie, die gar nicht erst benötigt wird, verursacht keinen Energieverbrauch, keinen CO₂-Ausstoß und keine Kosten. Das Einsparpotenzial in unseren Projekten liegt zwischen 5–30 % je nach Standort, Branche und Erfolg bisheriger Optimierungsbemühungen.

Substitution

Vielfach unterschätzt oder nicht erkannt: Aufgrund unterschiedlicher Zuständigkeiten, Abteilungen und Kompetenzen greifen „Zahnräder“ oft nicht optimal ineinander. Daraus ergeben sich Potenziale der Substitution. Wir finden im industriellen Kontext sehr energieintensive Bearbeitungs- oder Fertigungsschritte. Entweder wird Energie (als Abwärme) durch einen thermischen Verbrennungsprozess frei oder höherwertige elektrische Energie wandelt sich durch Reibung bei der mechanischen Bearbeitung in Wärme um.

Mit einer Systembetrachtung und, wo sinnvoll, einer Nutzung physikalisch vorteilhafter Effekte, zum Beispiel durch eine Wärmepumpe, lassen sich diese Verluste zur Substitution der erforderlichen Energie zum Beheizen oder Kühlen von Immobilien nutzen. Manchmal ist sogar die Abwärmenutzung zur Erzeugung von Strom mittels eines ORC-Prozesses möglich.

Wärmeerzeuger im Fokus

Unsere Experten analysieren für ZF die Wärmeerzeuger in den Produktionsprozessen, bieten passgenaue Alternativen und ebnen den Weg zum CO₂-neutralen Betrieb.

Bei klassischen Heizprozessen wird meist nur auf Temperatur und Leistung geschaut. In den Schmelzprozessen von ZF spielen jedoch weitere Faktoren eine wichtige Rolle: Aufheizdauer, Art der Wärmeübertragung (Strahlung/Konvektion), Mobilität, Baugröße, Geometrie der Schmelzöfen sowie deren Integration in bestehende Abläufe.

Härteöfen in Friedrichshafen
Mehrere Gasbrenner, die im ganzen Ofen verteilt sind, liefern aktuell die für den erwünschten Härteprozess nötige thermische Energie. Stahlrohre in den Brennern, durch die Heißgas fließt, geben Wärme in die Ofenatmosphäre ab. Die Lösung unserer Energieexperten zur Dekarbonisierung: Die Stahlrohre bleiben. Die Gasbrenner jedoch werden durch mit Grünstrom betriebene, elektrische Heizkörper ersetzt. Ergebnis: null CO₂-Emissionen beim Härten und bis zu 25 % höhere Energieeffizienz.

Nitrocarburieröfen in Friedrichshafen
Obwohl die Öfen bereits teilweise elektrisch beheizt werden, kommt in der Übergangsphase noch Erdgas zum Einsatz: Beim Prozess entstehendes Ammoniak muss thermisch gespalten werden, um umweltfreundliche Emissionswerte einzuhalten. Bisher übernimmt das ein Gasbrenner am Abgasrohr des Ofens. Künftig wird ein elektrischer Ringspaltbrenner die Aufgabe übernehmen – mit regenerativem Strom betrieben und effizienter im Energieeinsatz.

Schmelzöfen in Nürnberg
Am Standort Nürnberg wird ein großes Volumen von Aluminiumblock- und Kreislaufmaterial komplett aufgeschmolzen. Um die Investitionskosten gering zu halten, sollen die bestehenden Schmelz-öfen weitergenutzt werden. Elektrische, widerstandsbeheizte Tiegelöfen können alternativ nicht eingesetzt werden. Sie haben nicht die erforderliche Leistungsdichte.

Die Lösung finden unsere Experten im „Zentrum für klimaneutrales Schmelzen“ der TU Freiberg. Forscher entwickelten dort einen „Plasmabrenner“, der wie ein Gasbrenner eingesetzt werden kann.

Er erzeugt mithilfe einer Induktionsspule Temperaturen bis 3000 °C und kann modular nachgerüstet werden. Der Hersteller TPS hat die Technologie zur Marktreife gebracht. Im Rahmen der Umsetzung unseres Transformationskonzeptes wurden gemeinsam mit TPS und ZF die nächsten Schritte definiert, darunter die Erweiterung des elektrischen Anschlusses auf dem Firmengelände.

Erzeugung/Bezug

Nach der Effizienzoptimierung und Nutzung verlustiger Energieströme bleibt eine Frage: Wie geht man mit dem Energiebezug um? Bei günstigen Rahmenbedingungen bieten sich je nach individuellen und regionalen Gegebenheiten Möglichkeiten der Eigenenergieerzeugung an. Das können bekannte Technologien wie Photovoltaik- oder Windkraftanlagen sein, aber auch ambitioniertere, auf die Zukunft ausgerichtete Technologien wie PVT-Module, Pyrolyse oder Brennstoffzellen.

Für den zu beziehenden Rest empfehlen wir regenerative Energien, die in den kommenden Jahren – zumindest in Deutschland – politisch und gesellschaftlich gewollt, umfangreicher zur Verfügung stehen werden.

Vor dem Hintergrund langfristiger CO₂-Reduktionsziele sollten technische Anforderungen von morgen bereits heute bei allen technischen Neu- und Ersatzinvestitionen berücksichtigt werden. Wir helfen unserem Kunden, indem wir ihm einen technischen Fahrplan mit individuellem CO₂-Einsparziel für die nächsten 5–10 Jahre an die Hand geben.

Finanzielle Nachhaltigkeitsbooster

Bei ZF konnten die Experten der M&P bisher an über 15 Standorten in Deutschland, dem europäischen Ausland, Brasilien und den USA wertvolle Hinweise zur Energieeffizienzsteigerung, Substitution und Eigenerzeugung geben. Für 2022 wird die Fortführung der Initiative in ähnlichem Umfang geplant.

Neben den wertvollen Beiträgen zum Unternehmensziel und der Reduktion der Energiekosten lassen sich durch solche Initiativen auch Instandhaltungs- oder Investitionskosten sparen. Diese können für Nachhaltigkeitsmaßnahmen als zusätzliche Finanzierungseffekte genutzt werden.

Eine andere Art des Nachhaltigkeitsboosters sind vielfache Fördermöglichkeiten, die die Bundesregierung für das industrielle Umfeld bereithält. Wenn zum Beispiel eine zu sanierende Anlagentechnik nicht „eins zu eins“ getauscht, sondern durch innovative Konzepte mit Abwärmenutzung aus der Produktion verwoben wird oder alte Wege zum Zweck der Transformation von fossilen zu regenerativen Energieträgern verlassen werden, dann können diese Vorhaben mithilfe der Nachhaltigkeits- und Förderexperten von M&P mit bis zu 50 % der Investitionskosten gefördert werden.   

Einsparung, Substitution, Erzeugung, Förderung: Bei jeder Idee werden wir von der Idee geleitet, mit den Werksleitende, im Ingenieurswesen tätige, Energie- und Umweltmanagern und vielen Mitarbeitenden bei ZF die Zahnräder perfekt ineinandergreifen zu lassen.

Die Energieeffizenzmaßnahmen von ZF und M&P greifen in der SI Energy perfekt ineinander.

Bilder: © ZF Friedrichshafen AG