Die derzeit kontinuierlich steigenden Stromkosten machen es unumgänglich, alle Möglichkeiten zur Einsparung von elektrischer Energie in der Fertigung auszunutzen. Damit wird nicht nur die Kostensituation verbessert, sondern auch die Emission an Kohlenstoffdioxid als wichtiges Ziel des Umweltschutzes unterstützt. Derzeit wird die Durchführung entsprechender Investitionsaktivitäten durch Förderprogramme erleichtert. Welche Rahmenbedingungen für die Förderungen gelten, wird in diesem Beitrag an Beispielen aus der galvanischen Beschichtung aufgezeigt.
In der Oberflächentechnik beeinflussen viele Faktoren das Resultat eines Beschichtungsprozesses. Das Ergebnis der zu behandelnden Oberfläche muss in jedem Fall dem ihr zugedachten Zweck oder der Anforderung entsprechen. Bei elektrochemischen Vorgängen handelt es sich oftmals um energieintensive Prozesse, bei denen die Betrachtung der Energieeffizienz unter besonderer Beobachtung stehen sollte. In Zeiten einer landesweiten Energiekrise mit explodierenden Strom- und Gaspreisen sind Anlagenoptimierungen alternativlos, um Energieeffizienzpotenziale auszuschöpfen.
Gleichrichtergeräte gehören definitiv zu den Aggregaten in der Oberflächentechnik, welche erhebliche Einsparpotenziale aufweisen können. Einfach erklärt, ist der Gleichrichter ein Energieumsetzer, der die Energiequelle in einem elektrochemischen Prozess darstellt. Wo viel Energie umgesetzt wird, kann auch viel Energie als Verlustleistung in Form von thermischer Energie (Wärme) verloren gehen. Daher ist der Wirkungsgrad eines jeden Gleichrichters für die energetische Betrachtung der gesamten Prozesskette enorm wichtig. Aus statistischen Erhebungen geht hervor, dass rund ein Drittel des Energiebedarfs innerhalb einer Galvanik auf die elektrische Prozessenergie zurückzuführen ist, zu welcher unter anderem Gleichrichtergeräte zählen. Demnach schlummern in vielen Betrieben noch erhebliche Einsparpotenziale, die bisher unbekannt und unberührt sind.
Von der Fachberatung bis zum Fördermittelantrag
Aufgrund der dargelegten Situation hat es sich die Munk GmbH besonders in den vergangenen Jahren zur Aufgabe gemacht, Unternehmen aus der Oberflächentechnik auf dem Weg in eine klimafreundliche Zukunft zu unterstützen. Die Investition in eine effizientere Anlagentechnik ist für gewöhnlich mit einer größeren Geldsumme verbunden.
Die Munk GmbH hat für die Energieberatung die Kompetenz und Expertise des Öko-Zentrums NRW aus Hamm hinzugezogen. Das Öko-Zentrum hat als eigenständige Gesellschaft zahlreiche zertifizierte Energieberater in den eigenen Reihen. Das Ziel ist es, neben der technischen Fachberatung den Kunden gleichzeitig eine Lösung für den oftmals stark von Bürokratie geprägten Weg der Fördermittelantragsstellung zu bieten. Bekanntlich ist der Aufwand bei der Zusammenstellung aller notwendigen Daten meist komplizierter und undurchsichtiger als zunächst vermutet. Es hat sich bewährt, auf Fachleute, hinsichtlich der Förderthematik, zurückgreifen zu können.
Seit einigen Jahren wird seitens des Bundesamts für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) die Investition von hocheffizienten Gleichrichtergeräten in Deutschland gefördert. Bei der BAFA gibt es unter der Rubrik Energieeffizienz fünf Fördermodule, die zur Bundesförderung von Projekten für Maßnahmen im Bereich Energie- und Ressourceneffizienz genutzt werden. Die Förderung von Gleichrichtern fällt unter das Modul 4, die energie- und ressourcenbezogene Optimierung von Anlagen und Prozessen. Im Prinzip handelt es sich um die Optimierung von industriellen und gewerblichen Anlagen, die zur Senkung des Energieverbrauchs und zur Vermeidung des Ausstoßes von Kohlenstoffdioxid (CO2) beitragen. Um bei der BAFA einen Antrag auf eine Fördermittelzuwendung zu stellen, bedarf es der Erstellung eines Einsparkonzepts. Das Einsparkonzept stellt somit das grundlegende Antragsdokument dar.
Übernahme von bis zu 40 Prozent der Kosten
Die Förderung des Moduls 4 kann als einmaliger BAFA-Zuschuss oder als zinsgünstiger Kredit mit Tilgungszuschuss über die KfW in Anspruch genommen werden. Grundvoraussetzung ist, dass die Umsetzung der Effizienzmaßnahme innerhalb von Deutschland vollzogen wird und dass die Geräte zweckentsprechend mindestens drei Jahre betrieben werden.
Des Weiteren ist die Bezuschussung von Gleichrichtern an gewisse Rahmenbedingungen geknüpft. Der Fördergegenstand muss demzufolge innerhalb einer Anlage zu Energie- und Ressourceneinsparungen führen. Das bereits genannte Einsparkonzept muss von einem BAFA-zertifizierten Energieberater erfolgen. Zudem darf sich das Investitionsvorhaben ohne Inanspruchnahme einer Förderung nicht innerhalb von drei Jahren amortisieren. Was bedeutet das? Sofern sich die Investition durch die eingesparten Energiekosten innerhalb von drei Jahren bereits amortisiert hat, wird dieses Projekt von der BAFA als nicht förderfähig eingestuft.
Die Grundlage für die Berechnung einer Fördersumme ist die Umrechnung einer Kilowattstunde (kWh) in das Gewicht von Kohlenstoffdioxid (CO2). Die BAFA gibt spezifische CO2-Faktoren für die verschiedenen Energieträger aus. Wird Strom als Energieträger betrachtet, dann entspricht das CO2-Äquivalent für 1 kWh rund 0,732 kg Kohlenstoffdioxid. Wird eine Kilowattstunde Strom eingespart, reduziert dies gleichzeitig den Ausstoß an Kohlenstoffdioxid um 0,732 kg. Die BAFA bezuschusst demnach jede eingesparte Tonne CO2 mit 900 Euro für kleine und mittelständische Unternehmen (KMU). Für nicht KMU sind es 500 Euro pro Tonne CO2. Bei einer Investition ist die BAFA bereit, bis zu 40 Prozent der förderfähigen Kosten abzudecken. Zu den förderfähigen Kosten gehören neben den Kosten für die Gleichrichter auch Aufwände für die Montage der Neugeräte und die Demontage der Altgeräte. Das Einsparkonzept des Energieberaters fällt ebenfalls in den Bereich der förderfähigen Kosten.
Einsparung von Energie und Emissionen (Bild: Munk)
Energetische Optimierung von Bestands- und Altanlagen
Mit Blick auf die bisher realisierten Förderprojekte muss klar abgegrenzt werden, dass es sich entweder um die Optimierung von Bestandsanlagen handelt oder um die Modernisierung von Altanlagen. Die Bestandsanlage beinhaltet Gleichrichter, die seit mindestens zehn Jahren in Betrieb sind. Eine Altanlage definiert sich hingegen über Gleichrichtergeräte, welche bereits eine Lebensdauer von über 25 Jahren aufweisen. Erfahrungsgemäß sind die Einsparpotenziale bei Altanlagen um ein Vielfaches höher, da sich die Gleichrichtertechnik, unabhängig von der Technologie, in den letzten Jahrzehnten enorm weiterentwickelt hat.
Die Munk GmbH hat insbesondere die letzten Jahre dazu genutzt, eine neue Gleichrichterinnovation, das Gleichrichtermodul gamma L3+, auf den Markt zu bringen. Das Gerät besticht durch eine Effizienzsteigerung von vier Prozent gegenüber dem aktuellen Marktstandard. Zudem konnte der Ausgangsstrom auf 1800 A pro Modul erhöht werden, obwohl das Gewicht und die Bauform beibehalten wurden. Die Beibehaltung der Bauform ist dabei eine Schlüsselfunktion. Die Ingenieure haben bei der Forschung und Entwicklung explizit darauf geachtet, diesen Aspekt zu erfüllen, da somit gewährleistet werden kann, dass Bestandsanlagen von der Neuentwicklung partizipieren.
Neue Generation von Gleichrichtern zur Einsparung von elektrischer Energie in der Galvanotechnik (Bild: Munk)
Des Weiteren ruft die Steigerung des Wirkungsgrads eine Energiekostenersparnis von mindestens vier Prozent hervor. Es können bei einer Umrüstung auf diesen Gleichrichtertyp Einsparungen von bis zu 1,2 kW pro Stunde erreicht werden. Die Berechnung der Einsparung basiert auf einer Ausgangsleistung von 24 kW (z. B. 16 V/1500 A). Nach Ansicht der Munk GmbH wird damit eines ihrer wesentlichen Ziele erfüllt, den Anwendern in der Oberflächentechnik die effizientesten Lösungen anbieten zu können.
Hohe Energiekosteneinsparung durch Förderprojekt Bestandsanlage
Im Zuge einer Effizienzmaßnahme konnte bei einem Betrieb für Oberflächenbeschichtung eine Effizienzsteigerung von fünf Prozent erzielt werden. Es wurden insgesamt neun Gleichrichter mit unterschiedlichen Leistungsdaten ausgetauscht. Vorzugsweise waren es Geräte für eine Gestellanlage zur galvanischen Verzinkung. In einem Dreischichtbetrieb produziert das Unternehmen etwa 6000 Stunden pro Jahr. Der Soll-Ist-Vergleich zeigt bei den Laufzeiten eine tatsächliche Energieeinsparung von rund 162 000 kWh pro Jahr. Es fällt auf, dass trotz der vermeintlich geringen Effizienzsteigerung die Betriebszeiten ausschlaggebend für die immensen Einsparungen sind.
Für eine mögliche Förderung wird jedoch die eingesparte Menge an Kohlenstoffdioxid benötigt. Einer elektrischen Energie von 162 000 kWh entsprechen über 118 Tonnen Kohlenstoffdioxid. Als Unternehmen der Zuordnung KMU kann mit einer Bezuschussung von 900 Euro pro Tonne gerechnet werden. Prinzipiell wären damit über 100 000 Euro Förderung möglich gewesen; allerdings greift bei diesem Projekt der sogenannte CO2-Deckel bei 40 Prozent. Im Vergleich zur Investitionssumme von 240 000 Euro (inkl. Nebenkosten) liegt die mögliche Fördersumme über der 40-Prozent-Marke. Wird ein Energiepreis von 32 Cent für eine Kilowattstunde zugrundegelegt, welcher ab Mitte 2022 für den Kunden fällig wird, ist eine signifikante Energiekosteneinsparung von knapp 57 000 Euro pro Jahr gesichert. Unter Berücksichtigung der Energiekostenersparnis erreicht das Förderprojekt, nach Inanspruchnahme der Fördermittel, eine Amortisationszeit von weniger als 36 Monate.
Geringe Amortisationszeit im Förderprojekt Altanlage
Das zweite Förderprojekt, welches hier als Anschauungsbeispiel fungiert, wurde Anfang 2022 eingereicht und im Anschluss umgesetzt. Der Kunde (KMU) betreibt die Anlage in einem Zweischichtbetrieb. Im Gegensatz zum vorangegangenen Förderprojekt geht es bei dieser Modernisierungsmaßnahme um die Umrüstung einer Altanlage. Einige Geräte sind teilweise über 40 Jahre alt. Es kann, wie in diesem Beispiel, durchaus vorkommen, dass einige Gleichrichter aufgrund altersbedingter Degradation Wirkungsgrade von lediglich 60 Prozent bis 70 Prozent vorweisen können. Hier liegt das Effizienzpotenzial deutlich über 20 Prozentpunkten.
Bei der Automatikanlage wurden insgesamt sieben Aktivpositionen einer Trommelanlage neu ausgestattet. Die neuen, effizienteren Gleichrichter zogen einschließlich der Demontagearbeiten der Altgeräte sowie Anpassungsarbeiten in der Niederspannungsverteilung ein Investitionsvolumen von rund 140 000 Euro nach sich. Die eingesparte Energiemenge von 133 000 kWh entsprach einer CO2-Menge von mehr als 97 Tonnen. Die Fördersumme lag dementsprechend bei weit über 40 Prozent der Gesamtkosten, sodass der CO2-Deckel zum Einsatz kam.
Anders als zunächst beim Start des Projekts erwartet, hat sich die Preisgestaltung in Bezug auf den Energiepreis stark verändert. Der andauernde Konflikt in der Ukraine trug wesentlich dazu bei. Der Preis für eine Kilowattstunde hat sich aufgrund neuer Verträge inzwischen auf 0,35 Euro verdoppelt. Bei einer jährlichen Energiekosteneinsparung von 45 000 Euro hat sich die, nach Abzug der Fördersumme, übrig verbleibende Investitionssumme bereits binnen 24 Monate amortisiert. Unabhängig von der Projektgröße ist darauf hinzuweisen, dass die Amortisationsdauer von Förderprojekten im Bereich von einem bis drei Jahren liegt.
Inanspruchnahme einer BAFA-Förderung
Die Vorteile einer Fördermittelzuwendung liegen den aufgeführten Beispielen zufolge auf der Hand. Es handelt sich um einen einmaligen Zuschuss ohne die Bindung an weitere Verbindlichkeiten. Vorab sollte jedoch vom Energieberater geprüft werden, ob die Kundenseite bereits anderweitig Fördermittel in Anspruch genommen hat. Aufgrund der De-minimis-Grenze darf ein Unternehmen innerhalb des laufenden und der letzten zwei Jahre maximal 200 000 Euro an Fördersumme kassieren.
Oftmals wird die Frage nach der Dauer zwischen Antragstellung und Genehmigung der Fördermittelzuwendung gestellt. In der Regel dauert es bis zur Genehmigung sechs bis acht Wochen. Durch die Vielzahl der Anträge, besonders in den letzten beiden Jahren, muss aktuell allerdings von mindestens sechs Monaten ausgegangen werden.
Es besteht jedoch die Möglichkeit einen vorzeitigen Maßnahmebeginn zu beantragen. Ab dessen Genehmigung dürfen dann prinzipiell Bestellungen ausgelöst werden. Dennoch ist nicht gesichert, dass eine Maßnahme dann auch tatsächlich von der BAFA genehmigt wird. Das Risiko verbleibt dann auf der Seite des Antragstellers.
Eine Teilumsetzung (z. B. Austausch von vier anstatt acht Gleichrichtern) einer Effizienzmaßnahme ist ebenfalls möglich – ein probates Mittel für Betriebe mit einem geringen finanziellen Spielraum.
Nach der Genehmigung der Fördermittelzuwendung hat das Unternehmen zwei Jahre Zeit für die Umsetzung der Maßnahme. Danach muss das Einsparkonzept des Energieberaters erneut erstellt werden.
In Summe hat die Munk GmbH in Zusammenarbeit mit Energieberatern für ihre Kunden im Jahr 2022 eine Gesamtfördersumme von über 500 000 Euro eingespielt. Hocheffiziente Gleichrichter stellen somit die Weichen für eine nachhaltige Zukunft der Oberflächentechnik.
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