Clean­zo­ne zeigt, wie sich Ener­gie­ef­fi­zi­enz leben lässt

Die Ener­gie­ef­fi­zi­enz von Rein­räu­men hat sich in den ver­gan­ge­nen zwan­zig Jah­ren zu einem Top-The­ma ent­wi­ckelt. Dabei gibt es vie­le erfolgs­träch­ti­ge Stell­schrau­ben. Wel­che das sind und wie man sie bedient, erfährt der Besu­cher der Rein­raum-Mes­se Clean­zo­ne am 25. und 26. Sep­tem­ber 2024 in Frank­furt am Main. Krie­ge und Kri­sen rund um die Welt las­sen die zukünf­ti­ge Ener­gie­ver­sor­gung unsi­cher erschei­nen, oder die Kos­ten stei­gen. Oder beides.

Hin­zu kommt die Not­wen­dig­keit, den CO2-Fuß­ab­druck und den Aus­stoß wei­te­rer Treib­haus­ga­se zu sen­ken. Im „Euro­päi­schen Green Deal“ fin­det das sei­nen Nie­der­schlag: Kli­ma­neu­tra­li­tät bis 2050. Die EU-Taxo­no­mie­ver­ord­nung steckt dafür den tech­ni­schen Rah­men ab. Nach ihr soll der Grad der öko­lo­gi­schen Nach­hal­tig­keit einer Inves­ti­ti­on mess­bar wer­den, ver­bun­den mit Offen­le­gungs­pflich­ten für „nicht finan­zi­el­le“ öko­lo­gi­sche und nach­hal­ti­ge Qua­li­tä­ten der Unternehmen.

Ideen zur Ener­gie­ef­fi­zi­enz mit Multiplikatoreffekt

Es ist schon rich­tig: Ein Rein­raum muss vor allen Din­gen rein sein. Die Ener­gie­ef­fi­zi­enz nimmt dabei eine nach­ge­ord­ne­te Stel­lung ein. Bis in die 2000er Jah­re dach­te man kaum über Ener­gie­kos­ten nach, son­dern stell­te in ers­ter Linie die für den Pro­zess nöti­ge Rein­heit her. Nun benö­tigt aber ins­be­son­de­re das Kon­di­tio­nie­ren und Rei­ni­gen von Luft viel Ener­gie, und die wur­de und wird immer teu­rer. Daher hat sie sich über die letz­ten zwan­zig Jah­re von einer stets ver­füg­ba­ren Com­mo­di­ty zu einem kos­ten­be­stim­men­den Fak­tor entwickelt.

So rich­tet sich der Blick heu­te stär­ker auf die Ener­gie­ef­fi­zi­enz, auch weil ihre zah­len­mä­ßi­ge Bedeu­tung stär­ker ins Bewusst­sein rückt. Zum Bei­spiel las­sen sich sage und schrei­be 60 Pro­zent der Kos­ten für den gesam­ten Ener­gie­ver­brauch bei der Fraun­ho­fer-Gesell­schaft auf Rein­räu­me zurück­füh­ren. Das Gute dar­an: Ideen für Ener­gie­ein­spa­run­gen soll­ten einen gro­ßen Mul­ti­pli­ka­tor­ef­fekt nach sich zie­hen, und bei der Fraun­ho­fer-Gesell­schaft ist man bereits dabei, das Poten­zi­al zu heben.

Auch beim Ver­ein Deut­scher Inge­nieu­re (VDI) ent­fal­ten sich gro­ße Akti­vi­tä­ten. Eine Arbeits­grup­pe ent­wi­ckelt zur­zeit eine neue Richt­li­nie zur Ener­gie­ef­fi­zi­enz. Ihr Auf­trag besteht in der Über­ar­bei­tung der seit 2011 bestehen­de (und daher nicht mehr ganz „tau­fri­schen“) Richt­li­nie VDI 2083 Blatt 4.2 „Rein­raum­tech­nik – Energieeffizienz“.

Mit am Tisch sit­zen Ver­tre­ter aller inter­es­sier­ten Krei­se, das bedeu­tet im Wesent­li­chen Pla­ner, Errich­ter und Betrei­ber von Rein­raum­an­la­gen, Ver­tre­ter von For­schung und Leh­re, Her­stel­ler von Steu­er- und Rege­lungs­tech­nik sowie von Reinraumkomponenten.

„Wir hof­fen, dass wir den Ent­wurf in Kür­ze ver­ab­schie­den kön­nen“, freut sich Tho­mas Woll­stein, wis­sen­schaft­li­cher Mit­ar­bei­ter in die­ser VDI-Arbeits­grup­pe. Soviel kann er schon zu den Inhal­ten der neu­en Richt­li­nie sagen: Den Schwer­punkt bil­den die bei­den Punk­te „Rein­raum- und Lüf­tungs­kon­zept“ und „Ener­gie­ef­fi­zi­en­ter Betrieb“. Dar­über hin­aus wer­den spe­zi­ell „Ener­gie­be­darf von Rein­räu­men“, „Ener­giere­le­van­te Para­me­ter und Beson­der­hei­ten von Rein­räu­men“, „Pro­zess zur Bewer­tung und Stei­ge­rung der Ener­gie­ef­fi­zi­enz“, „User-Requi­re­ments, Pla­nungs­vor­aus­set­zun­gen“, „Inbe­trieb­nah­me“ und „Ener­gie­be­zo­ge­ne Betriebs­op­ti­mie­rung (eBO)“, behandelt.

Neue Inhal­te der VDI 2083 ähneln oft den ent­spre­chen­den Norm-Tei­len der DIN EN ISO 14644. Das ist nur fol­ge­rich­tig, denn VDI-Arbeits­krei­se sind übli­cher­wei­se an den glo­ba­len Gre­mi­en betei­ligt, und so haben ihre Vor­ga­ben stets inter­na­tio­na­le Bedeutung.

Umset­zung von Richt­li­ni­en und Emp­feh­lun­gen in die Praxis

Wer erst ein­mal für das The­ma „Ener­gie­ef­fi­zi­enz im Rein­raum“ sen­si­bi­li­siert ist, der fin­det schnell eine Rei­he von Ansatz­punk­ten. Zum Bei­spiel ist dar­an zu den­ken, einen Rein­raum nicht sie­ben 24-Stun­den-Tage lang mit höchs­ter Luft­wech­sel­ra­te zu fah­ren, son­dern nur wäh­rend der Pro­duk­ti­ons­zei­ten. Auch gibt es zur Errei­chung bestimm­ter Luft­zu­stän­de und Rein­hei­ten immer ver­schie­de­ne – und unter­schied­lich „ener­gie­hung­ri­ge“ – Wege. Hei­zung, Belüf­tungs­tech­nik und Ven­ti­la­ti­on ste­hen oft an ers­ter Stel­le. Und nach der Maß­ga­be, dass der kos­ten­güns­tigs­te Rein­raum der­je­ni­ge ist, den man gar nicht braucht, ist bei einem Neu­bau stets zu erwä­gen: Reicht nicht ein Sau­ber­raum? Reicht nicht eine gerin­ge­re Reinraumklasse?

Bei einem bestehen­den Rein­raum hilft zur Ener­gie­op­ti­mie­rung ein stra­te­gi­sches Vor­ge­hen. Zum Bei­spiel kann sich der Betrei­ber an einem Vier-Punk­te-Sche­ma ori­en­tie­ren und sich die fol­gen­den Fra­gen stellen:

1. Fra­ge: Kann ich bestehen­de Fil­ter durch bes­se­re ersetzen?

2. Fra­ge: Ver­fügt mein Rein­raum schon über Mög­lich­kei­ten der Wärmerückgewinnung?

3. Fra­ge: Wie stark lässt sich womög­lich die Anzahl der Luft­wech­sel pro Stun­de reduzieren?

4. Fra­ge: Wie lässt sich die Effi­zi­enz der Moto­ren bzw. Antrie­be verbessern?

Ent­schei­dend ist es, die­se Fra­gen wirk­lich offen zu stel­len. Alt­her­ge­brach­te Faust­re­geln wie etwa, dass 20-facher Luft­wech­sel und 30 Pro­zent Außen­luft­be­darf unum­stöß­li­che Min­dest­wer­te sei­en, gehö­ren „in die Mottenkiste“.

Eine wesent­li­che Stell­schrau­be stellt die Luft­füh­rung dar. Ins­be­son­de­re soll­te von außen durch ein end­stän­di­ges Fil­tern in den Rein­raum gesaug­te Luft kei­nes­falls nach­her wie­der nach drau­ßen gepus­tet wer­den. Statt­des­sen soll­te schon ein­mal auf­be­rei­te­te Luft im Rein­raum blei­ben und dort im Kreis­lauf geführt wer­den. Dafür gibt es bei­spiels­wei­se die prak­ti­schen Fil­ter-Fan-Units (kurz: FFU). Sie rei­ni­gen Luft immer wie­der und wie­der und füh­ren von außen sauer­stoff­rei­che Luft zu. Auch ganz gene­rell stel­len Umluft­kon­zep­te das A und O für eine gute Ener­gie­ef­fi­zi­enz im Rein­raum dar.

Eine wei­te­re Stell­schrau­be stel­len Tole­ran­zen dar. So man­cher Rein­raum­be­trei­ber hat sie am Anfang ein­mal fest­ge­legt, ohne an eine Ener­gie­ef­fi­zi­enz-Opti­mie­rung zu den­ken. Ver­trägt aber das her­zu­stel­len­de Pro­dukt 20 Pro­zent bis 80 Pro­zent Feuch­te, dann braucht man die Gren­zen nicht enger zu set­zen. Und wenn die Tem­pe­ra­tur statt auf 21°C ± 1°C auf 21°C ± 3°C gesetzt wer­den kann, bringt das eine wei­te­re Ener­gie­ein­spa­rung. Stim­men Außen- und Innen­tem­pe­ra­tur über­ein, bie­tet sich sogar der Über­gang zu einer frei­en Küh­lung an, und man spart sich (zumin­dest tem­po­rär) das gesam­te ener­gie­fres­sen­de Kühlgerät.

Wie ein stra­te­gi­sches Vor­ge­hen zur Stei­ge­rung der Ener­gie­ef­fi­zi­enz im Rein­raum aus­sieht und wel­che Pro­duk­te sich dafür auf dem Stand der Tech­nik eig­nen, zeigt die Rein­raum-Mes­se Clean­zo­ne am 25. und 26. Sep­tem­ber 2024 in Frank­furt am Main.