Energiewertstromanalyse einer Kautschuk-Mischerlinie und Entwicklung einer Methodik zur Bewertung und Optimierung der Energieeffizienz

Unternehmen der Branche zur Herstellung von Gummi- und Kunststoffwaren sind aufgrund energieintensiver Produktionsprozesse bestrebt, ihre Prozesse hinsichtlich prozesstechnischer und energetischer Kenngrößen in Zukunft weiter zu optimieren. Die Modellierung des Herstellungsprozesses von Kautschukmischungen im Innenmischer stellt die Grundlage für diese weiterführende Optimierung dar. In dieser Arbeit wurde ausgehend von Teilmodellen für die einzelnen Betriebsbereiche eines Mischsaals wie Förderanlage, Innenmischer, Walzwerk bzw. Doppelschneckenextruder und Batch-Off-Anlage ein mathematisches Modell zur Bilanzierung des energetischen Ist-Zustandes entwickelt, mit dem die Energieströme von Prozessen der Herstellung und Verarbeitung von Kautschuk- und Gummimischungen abgebildet und beurteilt werden können. Die vorliegende Arbeit zeigt die Anwendbarkeit von verlustfreien Energieströmen im Rahmen der Energiestromanalyse im Kautschuk-Mischprozess auf. Basierend auf Massen- und Energiebilanzgleichungen wurden zunächst die Teilmodelle erstellt und anhand von Messwerten überprüft, so dass die Energieströme und die Massetemperatur in den jeweiligen Betriebsbereichen in Abhängigkeit der wichtigsten Parameter mit ausreichender Genauigkeit wiedergegeben werden können. Im darauf folgenden Schritt wird ein Soll-Zustand gestaltet, der eine energetisch ideale, also energieverlustfreie Kautschuk-Mischerlinie (Wirkungsgrad η = 100 %) repräsentiert und als Grundlage für die Berechnung von Effizienzgraden der einzelnen Prozesse dient. Die Teilmodelle werden anschließend im Rahmen der Energiewertstromanalyse verknüpft und die spezifischen Energieeinsätze, Prozesszeiten sowie die Effizienzgrade der Teilbereiche anhand der Ergebnisse der energiestrombezogenen Messungen zusammengefasst.