German Technology: Higher Energy Efficiency – Higher Profits Produktion von­ ­Funktions-T-Shirts jetzt energetisch um fast ein Drittel günstiger

Bei der Produktion von FunktionsT-Shirts für Sport und Freizeit zeigt sich der Technikfortschritt deutlich: Deutsche Textilmaschinen mit dem Stand von 2013 verbrauchen 30 % weniger Energie als Maschinen, Komponenten und Zubehör noch vor zehn Jahren. Von der Filament­ herstellung bis zum ausgerüsteten Gewirke – German Technology lässt Energie­kosten schrumpfen. Umgerechnet auf 125 Mio. Funktionsshirts, die pro Jahr weltweit produziert werden, beträgt die Einsparung in den Prozessschritten von der Garn­ herstellung bis einschließlich zur Veredlung pro Jahr 23,5 GWh – damit können rund 200 Mio. Notebooks einen Arbeitstag lang mit Strom versorgt werden.

Jedes Jahr finden weltweit ca. 1.600 Marathonläufe statt. Die größten und bekanntesten Veranstaltungen mit 50.000 bis 60.000 Läufern sind die von New York und Berlin. Einer der schönsten Läufe führt jedoch in China an historischer Kulisse entlang: der Great Wall-Marathon mit Startpunkt nördlich von Peking. Was die weltweit inzwischen Millionen Läufer, Walker und Skater neben der sportlichen Herausforderung eint: Sie tragen ebenso wie Fußballer, Radfahrer oder Skiläufer Shirts mit smarten ­Funktionen aus atmungsaktiven und schnell trocknenden Materialien. Der Tragekomfort der Funktions-T-Shirts wird auch durch Eigenschaften wie

gute Wärmeisolation, angenehme Hautfreundlichkeit und optimale Schweißaufnahme bestimmt. Funk­ tionsshirts für Sport- und Freizeit sind zum Massenmarkt geworden; jedes Jahr werden auf der Welt 125 Mio. Stück produziert. Deutsche Textilmaschinen mit Energiespargarantie Würden alle 125 Mio. Funktionsshirts eines Jahres komplett auf neuester deutscher Textiltechnik mit Energiespargarantie hergestellt, könnten ­jährlich 23,5 GWh Energie eingespart werden. Diese Menge wäre ausreichend, um rund 200 Mio. Notebooks einen Arbeitstag lang mit Strom zu versorgen.

Filament-T-Shirt – Energieverbrauch in % 100

100 %

German Technology 2003

90

German Technology 2013

80 70 69,6 %

68,3 %

Prozent

60 50

50,0 % 40 30 25,5 %

20 10

14,9 %

5,9 % 0,3 %

0 Gesamt

Garnherstellung

30 % Einsparung Deutsche Textilmaschinentechnik, so der VDMA in einer aktuellen Analyse, ist in den vergangenen zehn Jahren noch energieeffizienter ­geworden. Aus dem Vergleich des verfügbaren Technologiestands der Verbandsmitglieder von 2003 mit dem von 2013 ergibt sich für die Gesamt­bilanz der eingesetzten Energie in den Prozessstufen Fadenherstellung, Schären der Kettbäume und Produktion der textilen Fläche einschließlich deren Veredlung eine energetische Gesamteinsparung

0,3 %

Schären

4,4 %

Wirken

von 30 %. Abgesehen von Produktivitätssteigerungen kann entlang der textilen Kette allein schon fast ein Drittel der Kosten für Energie gespart werden. Grundlagen für Nachhaltigkeitsberechnungen Welche Prozessschritte durchlaufen die typischerweise aus texturiertem Polyestergarn gewirkten, gefärbten, ausgerüsteten Sportoberteile vor der Konfektion? In den Prozessstufen Spinnen und Texturieren wird mattiertes Polyestergarn – in diesem Beispiel mit der Spezifikation dtex 78 f34 PES – ­ersponnen, ­texturiert und in seinen Eigenschaften modifiziert. Die Fäden werden im Folge­prozess der Kettvorbereitung auf Teilkettbäume mit 30 Zoll Außendurch­messer geschärt. Bei der Produktion der textilen Fläche kommt Wirktechnik zum Einsatz, z. B. ein Ket-

Ausrüstung

Bei der Rechnung wurde eine Ein­sparung von 1,5 kWh je Kilogramm Konfektionsmaterial (das entspricht 8 T-Shirts in durchschnittlichen Konfektionsgrößen) zu Grunde gelegt. Die Hochrechnung erfasst die Gewirkeherstellung von der Garnproduktion bis zur Ausrüstung des Kettgewirkes, nicht aber die Konfektion der Funktionsshirts.

tenwirkautomat mit drei Grund­lege­ barren, einer Arbeitsbreite von 180 Zoll und einer Feinheit E28 (28 Wirknadeln pro Zoll). Das so produzierte Flächengewicht des ­Referenzartikels, der als Rohware in Form eines Wickels vorliegt, beträgt 150 g/m². Das Material wird im folgenden Prozessschritt der textilen Veredlung gewaschen, schwarz gefärbt, ­ausgerüstet (d. h. funktionalisiert, um spezielle Eigenschaften wie schmutzabweisende, wasserundurchlässige und wasserdampfdurchlässige Funktionsschichten aufzutragen), getrocknet und ­fertig fixiert. Dabei werden neben dem Verbrauch von elektrischer Energie (für alle Prozessstufen von Filamentherstellung bis zur Veredlung) auch Druckluftenergie und Luftkonditionierung für die Filamentherstellung wie auch die für die

Ausrüstung zum Einsatz kommende thermische Energie (Direktgas, Thermalöl, Dampf) berücksichtigt. (Die Konfektion wurde bei der Bilanzrechnung nicht berücksichtigt.) Die Gegenüberstellung der mit deutscher Maschinentechnologie binnen eines Jahrzehnts erreichten Energiesparerfolge ist im Detail aufschlussreich und zeigt auch für die Zukunft die „Hebel“ für weitere Effizienzmaßnahmen: Prozessstufen unter der Lupe der Nachhaltigkeit In welchen Prozessstufen hat das ­Erfahrungswissen deutscher Ingenieure beachtliches Potenzial zum Einsparen von Energiekosten ­eröffnet? Garnherstellung – Neue Konzepte machen den ­Unterschied Schon die erste Prozessstufe – die Fadenherstellung (Spinnen und Texturieren) – hat enormes Effizienzpotenzial. Mit modernen Maschinen lassen sich im Vergleich zum Technikstand 2003 inzwischen pro Kilogramm Material 0,73 kWh/kg Energie einsparen. Das sind 42 % dank German Technology. Erreicht wird das durch völlig neu ­konzipierte Garnherstellungs- bzw. Texturiertechnik. Das moderne POYSystem beispielsweise führt durch die Verwendung von energieoptimierten Komponenten wie dem runden Spinn-

balkendesign, das durch optimale Isolierung mehr als 40 % weniger Energie als vergleichbare Systeme verbraucht, zu hohem Anwendernutzen. Beim ­Einsatz dieser Spinnbalken sind bei ­Anlagengrößen von 144 Stellen Energieeinsparungen bis zu US$ 90.000/ Jahr möglich. Kettvorbereitung – Hohe Leistung für bessere Qualität Bei der Kettvorbereitung bestimmen Schärmaschinen mit hoher Leistung und verbesserter Schärqualität den Stand der Technik. Allerdings ist der Energiebedarf für das Schären im ­Gesamtprozess der T-Shirt-Herstellung im Gegensatz zur nachfolgenden ­Prozessstufe Wirken eher als klein ­einzustufen. Wirkerei – Reduzierter Energieeinsatz dank cleverer CFK-Technologie Beim Wirken werden bei vergleichbarem Elektroenergieeinsatz mit deutschen Hochleistungsmaschinen deutlich höhere Produktionsleistungen

erreicht. Bezogen auf den Energie­ bedarf pro Kilogramm textiler Fläche lässt sich der Energieeinsatz durch Verwendung der CFK-Technologie für Grundlegebarren um ein Viertel (26 %) reduzieren. Das führt zu weniger ­bewegten Massen und einer verbesserten thermischen Stabilität von Kettwirkautomaten. Dadurch erweitert sich auch das Klimafenster für einen störungsfreien, präzisen Betrieb von vormals +/- 2 °C auf +/- 7 °C. In der Folge sinkt der Klimatisierungsaufwand für die Anlagen.

Ausrüstung – Interne Wärmerückgewinnungssysteme optimieren den Energiebedarf Weil die Textilveredlung einen sehr ­hohen thermischen Energiebedarf hat (nur 10 bis 25 % des Gesamtenergieverbrauches ist Elektroenergie), sind die Einsparmöglichkeiten in der Prozessstufe Ausrüstung besonders groß. Bei der Nassausrüstung mit Dampf als Prozesswärme lassen sich durch Optimierung der Maschinen- und Verfahrenstechnik erhebliche Einsparpotenziale erschließen. Zum Beispiel kann der Frischwasser- und damit auch der Energiebedarf um 30 % reduziert werden. Durch interne Wärmerückgewinnungssysteme ist die Prozessführung so weit optimiert worden, dass im quasi-stationären Betrieb Temperaturen bis 60°C ohne Wärmezufuhr von außen erreicht werden können. Der intelligente Einsatz verschiedener Messsysteme in Verbindung mit moderner Steuerungstechnik bietet weitere Optimierungshebel. Auch der reduzierte Einsatz verbesserter Chemikalien und Hilfsstoffe als auch die richtige Auswahl der Farbstoffe entlasten die Umwelt. Auch bei der Funktionalisierung der Textilien führen anlagentechnische Verbesserungen wie optimierte Abdichtsysteme und ein bedarfsgerechtes Luftmanagement zu einem Einsparpotenzial von bis zu 30 %.

Deutsche Maschinenbauer nehmen neben den prozessinternen Einsparmöglichkeiten auch die prozessübergreifenden Potenziale unter die Lupe. Laufen die Ausrüstungsprozesse bei einem Temperaturniveau von 150 bis 200°C ab, so liegen die Nassprozesse bei deutlich niedrigeren Temperaturen, bei Baumwolle bis 100°C und bei Polyester bis 130°C. Durch Nutzung der thermischen Energie der Abluft der Ausrüstungsprozesse als Prozessenergie zur Wassererwärmung bei den Nassprozessen können erhebliche Dampfmengen eingespart werden. Je nach Anlagenanordnung und Betrieb steht hier ein Einsparpotenzial von 20 bis 30 % zur Verfügung. Bestnoten für German Technology Die weltweit tätige Unternehmensberatung Roland Berger Strategy Consultants hat der deutschen Textiltechnik Bestnoten für die Steigerung der Energieeffizienz gegeben. Bis zum Jahr 2020 wird die Weiterentwicklung deutscher Textiltechnik gemäß der Analyse nochmals ca. 15 % Effizienzsteigerungen ermöglichen. Aber der deutsche Maschinenbau erreicht ­heute schon mehr, das zeigt dieser produkt­spezifische Vergleich entlang der gesamten Prozesskette.

Quellen und beteiligte Firmen http://machines-for-textiles.com/de/ blue-competence/geschichten Bildnachweis Seite 1: Imaginechina Seite 3: Oerlikon Manmade Fibers, Karl Mayer Textilmaschinenfabrik Seite 4: Oerlikon Manmade Fibers

Zahlen & Fakten :  30 % Energieeinsparung (2013 im Vergleich zu 2003)  Hohe Produktivität – der effizienteste Weg Energie zu sparen  Einsatz energieoptimierter ­Komponenten  Verwendung von Wärmerück­ gewinnungssystemen  intelligenter Einsatz von Mess­ systemen in Verbindung mit moderner Steuerungstechnik  prozessübergreifende Betrachtung als zusätzlicher Kostenhebel