ETA-Fabrik erforscht energieeffiziente Produktion (2 Videos)
Dass es ökologisch und auch betriebswirtschaftlich sinnvoll ist, Energie effizient zu nutzen beziehungsweise einzusparen, davon ist in Deutschland heute wohl jeder Unternehmer überzeugt. Viele haben in ihren Betrieben Maßnahmen ergriffen, sei es, dass sie alte Maschinen durch sparsamere ersetzt, die Produktionshallen gedämmt oder eine LED-Beleuchtung installiert haben.
Derartige nachträgliche Verbesserungen an einzelnen Maschinen beziehungsweise am Gebäude einer bestehenden Produktion sind ein wichtiger Schritt auf dem Weg zum effizienteren Umgang mit Ressourcen. Wie aber wäre es erst, wenn die gesamte Produktion, Maschinen und Gebäude, von vornherein als energieeffiziente Einheit gedacht und geplant würden?
Vernetzte Produktionsanlagen
Auf dem Campus der TU Darmstadt wird diese Vision seit dem Frühjahr 2016 in der Praxis erforscht, unter Federführung des Instituts für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen der Technischen Universität und gefördert vom Bund und vom Land Hessen. Für rund 15 Mio. Euro wurde die sogenannte ETA-Fabrik errichtet, geplant von einem interdisziplinären Team von Maschinenbauingenieuren, Bauingenieuren und Architekten.
ETA steht für Energieeffizienz-, Technologie- und Anwendungszentrum und wird auf der Website der Einrichtung (www.eta-fabrik.tu-darmstadt.de) auch mit dem Symbol für den griechischen Buchstaben η (sprich: Eta) ersetzt, der in den Ingenieurswissenschaften für den Wirkungsgrad steht, eine zentrale Kennziffer für Energieeffizienz.
Die Fabrik mit einer Forschungsfläche von rund 1.450 m2 auf einer Gebäudegrundfläche von rund 810 m2 soll darüber Aufschluss geben, wie die Energieeffizienz einer Produktionsstätte durch die Berücksichtigung aller Teilsysteme, Maschine, technische Infrastruktur und Gebäude, optimiert werden kann. Durch die energetische Verbesserung einzelner Maschinen und zusätzlich durch deren Vernetzung untereinander und mit dem Gebäude könne zum Beispiel Abwärme, die bei einem Prozess unvermeidbar entsteht, von der erzeugenden Maschine aber nicht weiter gebraucht wird, einem anderen Prozess mit Wärmebedarf zugeführt werden.
Das Energieeinsparpotenzial bei Berücksichtigung aller Teilsysteme einer Produktion liege bei rund 40 %; das bei Optimierung lediglich einzelner Teilsysteme falle mit weniger als 30 % deutlich geringer aus.
Tragen, begrenzen, dämmen
Im Unterschied zum herkömmlichen Industriegebäude, das aus einer Vielzahl von Bauelementen, wie Stützen, Pfetten oder Bindern, additiv zusammengesetzt wird, hat das ETA-Gebäude im Dach- und Wandbereich eine Hüllkonstruktion, die aus einer Vielzahl von Betonelementen von nur einem Typ zusammengesetzt wird. Diese Fertigteile vereinen in sich die Funktionen Tragen, Begrenzen, Dämmen und thermisches Interagieren.
Sie sind dreischichtig aufgebaut: Raumseitig ist eine 3 m breite und 10 m hohe Pi-Platte angeordnet. Sie besteht aus herkömmlichem Stahlbeton; oberflächennah sind mit Wasser gefüllte Kapillarrohre angeordnet – dadurch, dass der Halleninnenraum im Dach- und Wandbereich durch eine Vielzahl dieser Pi-Platten begrenzt wird, entstehen gewaltige Flächen, die zum Heizen beziehungsweise Kühlen des Innenraums genutzt werden können. Auf die Pi-Platten ist zur Außenseite hin eine Dämmschicht aus zementgebundenem, mineralisiertem Schaum aufgetragen – die Dämmung ist im Wandbereich 30 cm dick, im Dachbereich 40 cm. Der Schaum hat eine Rohdichte von lediglich 180 kg/m3 und eine Wärmeleitfähigkeit von 0,06 W/mK. Durch eine 10 cm dicke Luftschicht getrennt von der Dämmschicht bilden zwei, jeweils 1,50 m breite und 10 m hohe Dach- beziehungsweise Fassadenplatten pro Pi-Platte den Abschluss des Gebäudes nach außen. Die lediglich 55 mm dicken Dach- beziehungsweise Fassadenplatten bestehen aus mikrobewehrtem ultrahochfestem Beton, in die ebenfalls Kapillarmatten eingelegt sind.
Dank ihrer weitgehend werkstoffeinheitlichen Bauweise können die einzelnen Betonfertigteil-Elemente später leicht zurückgebaut und recycelt werden. Auch das war ein erklärtes Ziel bei der Planung des Gebäudes der ETA-Fabrik.
Text: Christian Jahn, M. A.
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