Bundesweit haben sich die Verbraucher an die „Gelbe Tonne“ gewöhnt und nutzen diesen Entsorgungspfad für Leichtverpackungen so intensiv, dass jedes Jahr mehr als sechs Millionen Tonnen Verpackungsmüll gesammelt werden. Für die sortenreine Trennung und Wiederverwertung der Wertstoffe sorgen bundesweit rund 215 Sortieranlagen. Mit einer Kapazität von rund 100.000 Tonnen gehört die Anlage, die die Kunststoffartensortierung Oppin GmbH & Co. KG in Oppin (Sachsen-Anhalt) betreibt, zu den größeren ihrer Art – und zu den neuesten, denn sie wurde erst 2008 in Betrieb genommen. Die nötige Auslastung der Anlage wird durch die Zugehörigkeit des Unternehmens zur Tönsmeier-Gruppe gewährleistet, die zu den führenden Dienstleistern der Entsorgungsbranche in Deutschland gehört und an 60 europäischen Standorten rund 3.000 Mitarbeiter beschäftigt. Ein genauer Blick auf die Anlage zeigt, dass hier die Effizienz in Vordergrund steht, denn die Klassierung von Sekundärrohstoffen ist ein kostensensibles Geschäft. „Effizienz“ hat hier mehrere zentrale Aspekte. Erstens muss hier ein störungsfreier Durchlauf der aktuell angelieferten Wertstoffmengen gewährleistet sein – die beeindruckende Anlage, die in einer rund 50×100 Meter großen Halle untergebracht ist, darf also nicht ungeplant stillstehen. Zweitens gilt aus Kostengründen das Gebot der personellen Effizienz: Die Anlage arbeitet weitestgehend automatisiert, sonst könnten die großen Mengen an Leichtverpackungen nicht wirtschaftlich in die einzelnen Wertstofffraktionen getrennt werden. Drittens schließlich muss die eingesetzte Energie effizient genutzt werden, denn die Energiekosten machen einen nennenswerten Anteil der Gesamt-Betriebskosten einer solchen Anlage aus.
Schlüsselfunktion für die Druckluft
Das Gebot der Verfügbarkeit und Ausfallsicherheit gilt in hohem Maße für die Versorgung mit Druckluft, denn dieser kommt in solchen Sortieranlagen eine Schlüsselfunktion zu. Nachdem die Nicht-Kunststoff-Anteile wie Metalle abgeschieden worden sind und ein Shredder den Kunststoff zerkleinert hat, passieren die geschredderten Teile einen Nahinfrarot (NIR)-Scanner. Da die einzelnen Kunststoffsorten das Licht im NIR-Bereich unterschiedlich brechen, erlaubt der Scan-Vorgang die Identifizierung des Werkstoffs im Millisekundenbereich. Auch die dann folgende eigentliche Sortierung erfolgt in hohem Tempo. Der Scanner gibt der Anlagensteuerung Signale, die auf pneumatische Düsen wirken. Die Düsen befördern die Kunststoffe dann in die sortenreinen Teilströme. Angesichts der großen Mengen, die sortiert werden müssen, und einer Förderbandgeschwindigkeit von bis zu 3m/sec ist die Druckluft hier der beste Weg, das Sortieren zu automatisieren: Mechanische Verfahren bräuchten sehr viel mehr Platz, wären wesentlich aufwändiger in der Konstruktion und auch deutlich verschleißanfälliger. Da die Druckluft somit das Prozessmedium für den Kernprozess der Anlage – das Sortieren der Kunststoffe in die einzelnen Fraktion – ist, werden sehr hohe Anforderungen an die Verfügbarkeit der Druckluftversorgung gestellt. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Umgebungsbedingungen diesem Ziel nicht unbedingt förderlich sind: Schmutz und Staub lassen sich bei der Aufbereitung von Werkstoffen nicht vermeiden. Auch die Energieeffizienz ist ein Faktor, der für die Anlagenbetreiber von höchstem Interesse ist. Für die Auslegung der Druckluftstation heißt das, dass über ein breites Spektrum an Verbrauchsprofilen eine günstige Relation von Stromverbrauch und Drucklufterzeugung gewährleistet sein muss, denn je nach Auslastung beträgt der Druckluftbedarf der Anlage zwischen ein und 30m 3 /min. Angesichts dieser Anforderungen überrascht es nicht, dass es Spezialisten gibt, die für diese Anlagen maßgeschneiderte Konzepte der Drucklufttechnik entwickeln: AirFactory in Hamm hat bereits die Druckluftversorgung mehrerer großer Recycling-Anlagen geplant und dabei mit führenden Anlagenbauern der Branche zusammengearbeitet. Dabei haben sich Container-Anlagen als sinnvolle Lösung erwiesen, denn sie können direkt in der Halle platziert werden, sodass man lange Leitungswege spart, und bieten dennoch die Gewähr für saubere Umgebungsbedingungen. Für die Anlage in Oppin konzipierte AirFactory eine Station, die aus vier Boge-Kompressoren besteht. Die Grundlastversorgung übernehmen zwei 55-kW-Maschinen der S-Baureihe sowie eine 75-kW-Anlage mit Festdrehzahl. Die Spitzenlast deckt ein drehzahlgeregelter 90-kW-Kompressor der Baureihe SLF ab. Eine übergeordnete Steuerung schaltet die Kompressoren bedarfsgerecht zu und aus. Der frequenzgeregelte Boge-Verdichter der SLF-Baureihe trägt maßgeblich zum Energie sparenden Betrieb der Druckluftstation bei. Er sorgt dafür, dass bei allen Lastfällen die ausreichende Menge an Druckluft bereitsteht, und ermöglicht zugleich eine deutliche Reduzierung der teuren und unnötigen Leerlaufzeiten. Mit diesen Eigenschaften wird auch die Voraussetzung dafür geschaffen, das Druckband abzusenken. Dadurch spart man ebenfalls Energie.
Energieeffizient und wartungsfreundlich
Die Boge-Schraubenverdichter arbeiten nicht nur energieeffizient, sie benötigen auch wenig Wartung und sparen somit auch bei der Instandhaltung Kosten über den gesamten Lebenszyklus hinweg. Dazu trägt u.a. das automatische Riemenspannsystem bei, das unterschiedliche Betriebszustände des Kompressors berücksichtigt. Die Tatsache, dass alle Wartungsarbeiten von einer Seite ausgeführt werden können, ist für die Aufstellung im Container ein wichtiges Argument – deshalb verwenden auch andere Unternehmen, die Containerstationen nutzen, gern Verdichter des Unternehmens. Eine schnelle Reaktion bei ungeplantem Stillstand wird durch die Fernüberwachung ermöglicht, die AirFactory vorgesehen hat. Auch die Druckluftqualität spielt bei der Planung eine Rolle. Wenn die Luft nicht trocken und sauber ist, besteht das Risiko, dass die Düsen der Sortieranlage verstopfen könnten. Daher setzt man neben einem Zyklonabscheider auch zwei parallel arbeitende Kältetrockner mit nachgeschaltetem Mikrofilter ein, die ebenfalls im 40-Zoll-Doppelcontainer untergebracht sind. Damit die Verdichter stets mit sauberer Eingangsluft versorgt werden, haben die Monteure einen Luftschacht bis zur Hallendecke geführt. Zu den Gründen, warum die Kompressoren von Boge und die Engineering-Dienstleistungen von AirFactory in der Recyclingbranche gefragt sind, gehört die nachweisbare Energieeffizienz der Druckluftanlagen. Den Anwendern werden vorab definierte Wirkungsgrade garantiert, die erfasst und dokumentiert werden. Im Falle der Kunststoffartensortierung Oppin liegen die Leerlaufzeiten der Kompressoren bei weniger als 2Prozent – für eine Anlage, die stark schwankende Druckluftmengen erzeugt, ist das ein hervorragender Wert. Auf diese Weise spart man nicht nur Energie-, sondern auch Wartungskosten, denn weniger Leerlauf hat weniger Wartungsaufwand zur Folge. Ein weiteres Merkmal der Druckluftanlage, das zur hohen Energieeffizienz beiträgt, ist die Wärmerückgewinnung: Im Winter wird die Abwärme der Station für die Beheizung der Sortierkabinen verwendet, in denen die abschließende Qualitätskontrolle erfolgt.Die Tönsmeier-Gruppe war schon in der Planungsphase mit der Wirtschaftlichkeit der neuen Druckluftstation so zufrieden, dass sie AirFactory mit der energetischen Optimierung von Druckluftanlagen an anderen Aufbereitungsstandorten beauftragte. An mehreren Standorten wurden der reale Stromverbrauch und die erzeugten Druckluftmengen gemessen und gegenübergestellt. Dabei zeigte sich, dass teilweise die Aufbereitung überdimensioniert war. Als Folge dieser Erkenntnis wurde an einem Standort ein Adsorptionstrockner gegen einen Kältetrockner ausgetauscht. Allein durch diese Maßnahme konnte man pro Jahr rund 25.000 Euro Energiekosten einsparen. In einer anderen Recycling-Anlage der Tönsmeier-Gruppe wurde der Druckluftverbrauch so optimiert, dass man auf einen 110-kW-Kompressor verzichten konnte. Derartige Einspareffekte sind natürlich auch auf andere Anlagen der Verfahrenstechnik übertragbar: Die Drucklufttechnik bietet viele Ansätze der Optimierung. Um flexibel zu bleiben, sollten die Anlagen jedoch unter der Maßgabe geplant bzw. modernisiert werden, dass sich der Druckluftbedarf verändern kann. Dieser Grundsatz wurde auch in Oppin berücksichtigt: Es gibt genug Druckluftreserven für erhöhten Bedarf, falls die Anlage umprogrammiert werden soll.☐
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