Als Hersteller von Wasch- und Reinigungsmitteln, Haarpflegeprodukten sowie Klebstoffen ist das Düsseldorfer Unternehmen Henkel auf der ganzen Welt aktiv und vertreibt bekannte Marken wie Loctite, Persil und Schwarzkopf. Die chemischen Verfahren zur Herstellung seiner vielfältigen Produkte hat das Traditionsunternehmen dabei über viele Jahrzehnte nahezu perfektioniert. Fast schon logisch also, dass es heute die Eigenschaften der IoT-basierten Digitalisierung sind, die für das Unternehmen neue Optimierungsmöglichkeiten bieten: „Es wäre geradezu fahrlässig, die Möglichkeiten, die sich im Zuge der IoT-Digitalisierung bieten, nicht zu nutzen“, sagt Martin Pätzold, der als Head of Engineering und Maintenance bei Henkel für den Bereich der Wasch- und Reinigungsmittelproduktion zuständig ist. „Unser Industriebereich ist auf Kontinuität ausgelegt. Und das muss er auch sein. Viele der hier ablaufenden Verfahren können nicht einfach unterbrochen oder mal eben umgebaut werden.“ Aber auch wenn es für die Herstellung eines bestimmten Produkts nun mal eines bestimmten chemischen Verfahrens bedarf – Möglichkeiten, sich die Vorteile des IoT zunutze zu machen, bestehen doch, wie der Fachmann weiß. Rund um den eigentlichen Prozess kann meist einiges optimiert werden. „Schon heute konnten wir unsere CO2-Emissionen um mehr als 50 % im Vergleich zu 2010 reduzieren“, erklärt Pätzold.
Partnerschaft für Nachhaltigkeit
Bereits seit etlichen Jahren setzt die Firma Henkel auf Partnerschaften, um technischen Fortschritt und Nachhaltigkeitsziele zu erreichen. Von Schneider Electric wird Henkel zum Beispiel bei der Beschaffung von grünem Strom im Rahmen sogenannter Power Purchase Agreements (Stromeinkaufvereinbarungen) beraten. Im Jahr 2020 wurde im Rahmen dieser Beratung ein virtueller Stromliefervertrag mit einem Windpark in Texas geschlossen, der es Henkel ermöglicht, den gesamten Strombedarf für die Produktion in den USA aus erneuerbaren Energiequellen zu decken.
Die Zusammenarbeit von Henkel und Schneider Electric beschränkt sich allerdings nicht nur auf Beratung oder Stromkaufvereinbarungen. Auch die Technologien des Tech-Konzerns kommen in der Henkel-Produktion zum Einsatz. Auf dem Firmengelände in Düsseldorf etwa ist es mithilfe von Softwarelösungen der Schneider Electric-Marken Proleit und Aveva gelungen, den Energieverbrauch der bereits stark optimierten Pulverwaschmittelproduktion um weitere Prozentpunkte zu senken.
Schauplatz der Optimierungsmaßnahmen waren die imposanten, fast 55 m hohen Türme, in denen der für die Produktion von Pulverwaschmittel charakteristische Prozess der Sprühtrocknung stattfindet. Bei diesem speziellen Trocknungsverfahren wird das Ausgangsmaterial, eine Kombination aus festen und flüssigen Rohstoffen, in Form einer Suspensionsmischung, der sogenannten Slurry, zusammengemischt und danach einem Heißgasstrom mit Temperaturen von bis zu 300 °C ausgesetzt. Vor dem Trocknungsprozess wird die Mischung noch zerstäubt, sodass die Trocknung schneller erfolgt. Das Ergebnis ist ein äußerst leichtes Pulver mit konstantem Gewicht, das nach der Trocknung mit weiteren Rohstoffen gemischt, parfümiert und automatisiert verpackt werden kann.
Produktfeuchte exakt einstellen
Da der Prozess der Sprühtrocknung sehr energieintensiv ist, hat man sich bei Henkel bereits weit vor Beginn der gegenwärtigen Energiekrise dazu entschlossen, Optimierungsmaßnahmen zu ergreifen. „Das über viele Jahre perfektionierte Verfahren der Sprühtrocknung hätten wir natürlich nicht verändern können“, erläutert Pätzold, der auf technischer Seite für die Umsetzung des Projekts verantwortlich war. „Aber an der Prozessleittechnik, mit der wir die Trocknung steuern, konnten wir noch schrauben.“ Im betreffenden Sprühturm wurde daher zunächst das modular aufgebaute Prozessleitsystem Plant iT von Proleit auf die neuste Version aktualisiert. Das System verfügt über spezielle Regelsysteme, die unter anderem die Produktfeuchte messen können. In Bezug auf die Energieeffizienz ist das vor allem deshalb relevant, da nun überprüft werden kann, ob das Pulver mit einer optimalen Feuchte hergestellt wird. Um auf Nummer sicher zu gehen, dass das Pulver bei Transport oder Lagerung nicht zu feucht wird und anhaftet, wurde das Produkt bei manueller Fahrweise häufig zu trocken gefahren. Das bedeutet, es wurde mehr Energie in die Trocknung gesteckt, als eigentlich nötig.
Softwarebasierte Optimierung
Um das Waschpulver nun mit einer optimalen Feuchte und damit mit einem minimalen Energieaufwand herstellen zu können, wurde das bereits installierte Prozessleitsystem um eine Software zur Prozessoptimierung von Aveva ergänzt. Advanced Process Control, so der Name der Software, ist dazu in der Lage, sämtliche Parameter des Trocknungsvorgangs – etwa Luftdruck, Temperatur oder Feuchtigkeit – so zu berechnen, wie sie für einen möglichst effizienten Prozessablauf benötigt werden. Auf diese Weise entsteht das Modell eines optimalen Prozessverlaufs, in dem exakt festgelegt ist, welche Parameter zu welchem Zeitpunkt der Trocknung welche Werte aufweisen müssen. Weicht nun, während des realen Trocknungsprozesses, ein gemessener Wert von diesem Modell ab, so erfolgt ein Befehl an die Steuerung, die mithilfe geeigneter Maßnahmen für den Angleich an den Modellwert sorgt. Das Modell gibt also der Steuerung vor, wie sich die Anlage verhalten muss, um im optimalen Bereich zu laufen.
Mithilfe der Kombination aus Prozessleitsystem und Software ist es nun möglich, Temperatureinstellung, Sprühdauer und Sprühverteilung so zu regulieren, dass ein optimal getrocknetes Zwischenprodukt mit bis zu 5 % weniger Energieverbrauch hergestellt werden kann. Außerdem ist es dank des neuen Prozessleitsystems möglich, den Sprühturm ohne zusätzliches Risiko näher an Grenzbereiche heranzufahren. Das Ausbringungsvolumen lässt sich so, ohne erhöhten Energieeinsatz, noch weiter steigern.
Das von Henkel schon vor Beginn der Energiekrise gestartete Projekt zeigt eindrucksvoll, dass sich manchmal schon mit vergleichsweise einfachen Mitteln große Effekte erzielen lassen. Die Technologien, mit denen sich der Energieverbrauch bei gleichbleibender Produktionsleistung reduzieren lässt, stehen bereit und sind erprobt.
Schneider Electric, Ratingen
Halle 11, Stand C52
Autor: Ulrich Binz
Projektleiter,
Proleit
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