Best Practices im Energiemanagement | Herstellungsprozesse effizienter & günstiger gestalten
Immer mehr Produktionsunternehmen sehen sich mit steigenden Energiepreisen und wachsenden Nachhaltigkeitsanforderungen konfrontiert. Dabei lassen sich schon mit vergleichsweise einfachen Maßnahmen große Einsparpotenziale realisieren.
Ein zentraler Hebel liegt dabei in der gezielten Optimierung des Energie- und Materialverbrauchs. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Ressourcen in den einzelnen Prozessschritten effizienter zu nutzen. Zum Beispiel durch den Einsatz aktueller und hocheffizienter Maschinen und Peripheriegeräte, durch eine optimale Ausnutzung der Betriebszeiten, durch die Minimierung von Standby-Zeiten einzelner Produktionstools und durch eine generelle Reduktion von Materialeinsatz und anderen Ressourcen.
In diesem Beitrag zeigen wir, basierend auf einem Best-Practice-Szenario des Fraunhofer ISIT, wie energieeffizientes Prozessmanagement funktioniert.
200 mm Wafer-Fab für MEMS-Bauteile | Ein Beispielszenario
Die MEMS-Produktionslinie für 200 mm-Wafer ist energieintensiv, weil auf einer relativ großen Reinraumfläche zahlreiche anspruchsvolle Prozessschritte durchgeführt werden. Insbesondere die folgenden Bereiche tragen zum hohen Energieverbrauch bei:
- Chemisch-mechanisches Polieren (CMP), Grinding und Sägen auf 300 m² Reinraumfläche
- Verschiedene Entwicklungs- und Messlabore auf 900 m²
- Entwicklung und Pilot-Fertigungslinie für Lithium-Polymer-Akkumulatoren
Insgesamt umfasst die Produktionslinie etwa 1.170 m² Reinraumfläche, was die Dimensionen des Energiebedarfs deutlich macht.
Entwicklung des Stromverbrauchs der 200 mm-FAB
Die MEMS-Produktionslinie zeichnet sich durch einen insgesamt hohen Energiebedarf aus, was sich direkt auf die Betriebskosten und den CO₂-Ausstoß auswirkt. Dieser Umstand betont den Bedarf an gezielten Maßnahmen im Bereich Energieeffizienz und Ressourcenschonung.
Das Balkendiagramm zeigt die Entwicklung des Stromverbrauchs über mehrere Jahre. Es ist deutlich erkennbar, dass die CO₂-Emissionen proportional zum Energieverbrauch steigen, was die Dringlichkeit von Optimierungen in den Produktionsprozessen verdeutlicht.
Kosteneinsparungen durch Prozessoptimierung
Gezielte Optimierungen in den Produktionsprozessen können sowohl die Betriebskosten senken als auch die Umweltbilanz verbessern können. Effiziente Prozessgestaltung beginnt mit Messung und Bewertung, gefolgt von konkreten Maßnahmen zur Reduzierung von Energieverbrauch und Materialeinsatz.
- Energiemonitoring: Installation eines Sensorsystems / Energiemesssystems an bestehenden Prozessanlagen
- Bewertung der Einzelprozesse bzw. Prozessanlagen in Bezug auf deren Energieverbrauch
- Umsetzung von Maßnahmen (Prozessoptimierung, Optimierung Downtime vs. Idle-Mode, Erneuerung Maschinenpark bzw. von Einzelkomponenten, etc.)
Durch einfache Maßnahmen sind Stromkosteneinsparungen von bis zu 10.000 €/a realisierbar, die sich zudem zügig amortisieren und einer CO₂-Einsparung von 15 Tonnen entsprechen.
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