RSS Feed

Pilotprojekt mit mechatronischen Industriegetrieben

28.11.2017

Vollautomatische und effiziente Bandgeschwindigkeits- und Füllgradsteuerung statt energieintensivem S1-Betrieb – die Anforderung der Jura-Cement-Fabriken AG (JCF) für ein neues Förderband war wie geschaffen für ein Pilotprojekt mit unserem mechatronischen Industriegetriebe, das auf intelligente Weise Systemeffizienz mit Robustheit verbindet. So einzigartig der Antrieb, so einzigartig das Projekt: Das Schweizer Unternehmen füllt den ausgedienten Steinbruch Oberegg mit sauberem Aushubmaterial auf.

JCF rekultiviert stillgelegten Steinbruch

Luftaufnahme vom Zementwerk Wildegg, Steinbruch Oberegg oben links im Bild
Steinbruch Oberegg beim Zementwerk Wildegg
Steinbruch Oberegg beim Zementwerk Wildegg

Was macht ein Zementhersteller mit seinem Steinbruch, wenn der benötigte Kalk dort zur Neige geht? Weiterziehen und einfach woanders das nächste Loch graben? Für die Jura-Cement-Fabriken AG (JCF) stand diese Vorgehensweise nicht zur Debatte. Zwar muss das Unternehmen wieder neue Abbaugebiete erschließen, setzt dabei aber auf Nachhaltigkeit und auf eine enge Abstimmung und Transparenz im Umgang mit den angrenzenden Gemeinden.

Um die offene Nutzungsfläche des Kalkabbaus möglichst klein zu halten, hat sich die JCF verpflichtet, stillgelegte Steinbrüche zukünftig wieder aufzufüllen und die geschlossenen Flächen als Naherholungsgebiete oder Kulturland wieder zu rekultivieren. Gleichzeitig ist das Unternehmen das Versprechen eingegangen, den Energieverbrauch und die CO2-Emission seiner Werke deutlich zu senken.

Das erste große Auffüllprojekt der JCF betrifft den Steinbruch Oberegg, der zum Zementwerk Wildegg gehört. Ende der 60er-Jahre wurde dort mit dem Abbau des Rohstoffes Kalk begonnen. Nun ist der Steinbruch ausgeschöpft und das heute 3 Millionen Kubikmeter fassende Loch soll in den kommenden 15 - 20 Jahren nach und nach wieder vollständig aufgefüllt werden.


Das Füllmaterial stammt zum Großteil aus Bahntunnelprojekten in der Region

An geeignetem sauberem Füllmaterial besteht gerade in der Schweiz kein Mangel. Bei den vielen Tunnelbauten und anderen Baustellen im Land entstehen große Mengen an Abraum. Warum soll man Deponien für ausgehobene Felsbrocken, Geröll und Erde anhäufen, wenn diese an anderer Stelle als Lückenfüller wertvolle Dienste leisten können? Wenn aus abfallendem Aushub und Ausbruch begehrtes Füllmaterial wird, profitieren schließlich beide Seiten: Tunnelbau und Tagebau.

Das Füllgut kommt vom Tunnelbohrer auf der Schiene direkt ins Zementwerk. Von dort gelangt das Material auf einer 2,5 Kilometer langen Förderstrecke zu seinem Bestimmungort tief im Steinbruch. Zusammen mit der Aufgabestation an den Bahngleisen gibt es vier Aufgabestationen an der Bandanlage: eine für den Zug, der den Tunnelaushub bringt, eine für LKW, die Abraum von kleineren Baustellen wie Hausbau anfahren, sowie zwei weitere als Zwischenpufferstationen für Material, das vorher noch bearbeitet (gemischt und/oder getrocknet) werden muss. Das Problem dabei: es laufen nicht immer alle Aufgabestationen. Je nach Anliefersituation wird mehr oder weniger Material in den Steinbruch geschickt. Es entstehen über diese vier Aufgabestationen unterschiedliche Volumenströme auf dem Band.

Die Bandgeschwindigkeit wird vollautomatisch gesteuert

1,5 Tonnen Mechatronisches Industriegetriebe am Haken, Hintergrund Blick über den Steinbruch bis zum Zementwerk.
1,5 Tonnen Mechatronisches Industriegetriebe am Haken
1,5 Tonnen Mechatronisches Industriegetriebe am Haken

An der Trommel des vorletzten Bandes der Förderstrecke sind die beiden mechatronischen Industriegetriebe installiert und treiben das Band über eine gemeinsame Bandtrommel an. Die vollautomatische Steuerung der Drehzahl sorgt dafür, dass die unterschiedlichen Volumenströme immer mit gleichbleibendem Bandfüllgrad bei der Abgabestelle tief im Steinbruch ankommen.


Jürg Hitz, Leiter Instandhaltung und Technik der JURA Materials Gruppe, ist mit dem Ergebnis sehr zufrieden:

"Schon seit vielen Jahren statten wir die Förderanlagen der Jura-Cement-Fabriken AG mit Antrieben von SEW-EURODRIVE aus. Mit den beiden neuen mechatronischen Industriegetrieben und der vollautomatischen Regelung der Bandgeschwindigkeit sparen wir jetzt laut unseren bisherigen Messungen bis zu 40% Energie ein. Mal sehen, wann wir den Rest der Anlage auf die mechatronischen Industriegetriebe von SEW-EURODRIVE umstellen."


Beim mechatronischen Industriegetriebe sind alle Komponenten – vom elektrischen Antrieb über das Getriebe bis hin zur dezentralen Steuerungselektronik – in einem einzigen in sich geschlossenen Industriegetriebe vereint und ab Werk miteinander verbunden und vernetzt. Das bedeutet, es gibt nur einen Leistungsanschluss für alles. Einfacher und schneller lässt sich eine umrichtergesteuerte Industriegetriebelösung nicht installieren.

Der entscheidende Vorteil aber ist: Über die zusammengeführte Sensorik lässt sich sowohl der Zustand des Antriebs als auch der Zustand des Förderprozesses überwachen, auswerten und entsprechend flexibel beeinflussen. Ideale Voraussetzungen also für eine Optimierung des Kundenprozesses z.B. durch eine vollautomatische Steuerung der Bandgeschwindigkeit.


Für die Förderanlage im Steinbruch bedeutet das:

  • im Gegensatz zum in der Branche gängigen S1-Betrieb (Dauerbetrieb) mit konstanter Drehzahl, können die Zementwerkbetreiber die Bandgeschwindigkeit jetzt vollautomatisch bedarfsgerecht steuern.
  • auf diese Weise kann die JCF seinen Energieverbrauch erheblich reduzieren und auf´s Jahr gesehen bares Geld sparen. Von den reduzierten CO2-Emissionen ganz abgesehen.
  • auch die Geräuschemmission wird durch die angepasste Bandgeschwindigkeit deutlich reduziert.

Die Pilotprojektdaten im Überblick

Anlage und Kundenanforderung:

  • vollständige Auffüllung des 3 Mio. Kubikmeter fassenden Steinbruchs Oberegg innerhalb der kommenden 15 – 20 Jahre
  • bis zu 600 Tonnen Füllmaterial pro Stunde sind in den Steinbruch zu transportieren
  • die 2,5 km lange Förderstrecke besteht aus 10 Bändern
  • 4 Aufgabestationen, die Aushubmaterial mit unterschiedlicher Intensität auf die Bandanlage geben
  • möglichst geringer Energieverbrauch durch variable Füllgradsteuerung statt Dauerbetrieb mit konstanter Belastung:
    • ein großer Teil der Betriebskosten geht bisher alleine auf das Konto des elektrischen Energieverbrauchs im Zementwerk
    • zum Vergleich: ein einzelner 100-kW-Antrieb, der im Dauerbetrieb bei konstanter Last läuft, verbraucht circa 20.000 € an Strom pro Jahr

Unsere Lösung:

  • zwei mechatronische Industriegetriebe bewegen zusammen das vorletzte Band innerhalb der Bandanlage
  • dank variabler Drehzahlregelung über den integrierten Umrichter wird der Füllgrad des Materials im Band konstant gehalten.
  • je nach Tonnage wird vollautomatisch die Bandgeschwindigkeit gesteuert
  • Ergebnis: enorme Energieeinsparungen und Senkung der Betriebskosten um mehrere tausend Euro pro Jahr