Im Doppelpack: weniger Energieverbrauch, höhere Schrumpfqualität

Der konkrete Anstoß dazu kam aus der engen Zusammenarbeit mit der Adelholzener Alpenquellen GmbH. Der bayerische Getränkehersteller steht für höchste Produktqualität und einen verantwortungsvollen Umgang mit natürlichen Ressourcen. Beim Schrumpftunnel in einer bestehenden Einweg-PET-Linie zeigte sich Optimierungspotenzial bei Energieverbrauch und Schrumpfqualität – und hier kam dann das Packaging-Technology-Team von Krones ins Spiel: Durch gezielte Anpassungen der Einstellparameter ließen sich zunächst Verbesserungen erzielen. Gleichzeitig wurde deutlich, dass auch konstruktive Maßnahmen zusätzliche Effizienzgewinne ermöglichen würden.  

Damit aber nicht genug, denn von den Optimierungen profitiert nicht nur Adelholzener Alpenquellen: Die gewonnenen Erkenntnisse flossen auch direkt in die generelle Weiterentwicklung des energieeffizienten Schrumpftunnels ein. Der erste seiner Art ist im Variopac Pro auf einer neuen Linie bei Adelholzener Alpenquellen seit rund einem Jahr im Einsatz. Herbert Schrobenhauser aus dem Bereich Automatisierungstechnik und Energiemanagement bei Adelholzener berichtet: „Ab dem ersten Tag der Inbetriebnahme wurden die Verbrauchsdaten kontinuierlich aufgezeichnet und dokumentiert. Mit Freude wurde festgestellt, dass der Gesamt-Stromverbrauch des neuen Schrumpftunnels im Vergleich zum bestehenden, optimierten Schrumpftunnel nochmals gesenkt werden konnte, und das trotz höherer Anlagenleistung.“ 

Weiterentwicklung des Schrumpftunnels

Aus dem gemeinsamen Projekt leitete Krones drei zentrale Entwicklungsansätze ab, die heute als zusätzliche Energiesparoption für den Schrumpftunnel umgesetzt werden können. 

Gezielte Energieeinbringung: variable Bodenkammer

Ein erster Ansatzpunkt für mehr Effizienz war die Bodenkammer des Schrumpftunnels. In klassischen Anlagen wird Heißluft über die gesamte Tunnelbreite von unten eingeblasen – unabhängig davon, ob diese Breite vollständig genutzt wird. Gerade bei einbahniger Produktion oder schmaleren Gebinden wird damit unnötig Energie in Bereiche eingebracht, in denen sich gar kein Produkt befindet.  

Im weiterentwickelten Tunnel von Krones lässt sich nun die Breite der Bodenkammer mithilfe integrierter Abschottbleche exakt an das jeweilige Format anpassen. Die Heißluft wird nur dort aktiviert, wo sich tatsächlich ein Gebinde befindet. Dadurch sinken Luftvolumenstrom und Heizleistung spürbar. „Bisher beheizen wir die komplette Tunnelgrundfläche“, so Marcus Kreis. „Im energieeffizienten Schrumpftunnel konzentrieren wir die Energie auf die tatsächlich genutzte Breite.“ Gerade bei Linien, in denen unterschiedliche Gebindeformate verarbeitet werden, zeigt sich der Effekt dieser Anpassung besonders deutlich.

Bisher beheizen wir die komplette Tunnelgrundfläche. Im energieeffizienten Schrumpftunnel konzentrieren wir die Energie auf die tatsächlich genutzte Breite. Marcus KreisHead of Process Engineering, Packaging Technology bei Krones

Homogene Temperaturverteilung: integrierte Oberhitze

Ein zweiter Entwicklungsschritt betrifft die Wärmeverteilung im Tunnelinneren. Bisher wird die Energie vor allem von den Seiten und von unten eingebracht. Um genügend Wärme in die Mitte des Gebindes zu bringen, war ein entsprechend hoher Luftvolumenstrom erforderlich.

Im hinteren Bereich des Tunnels, kurz bevor das Gebinde den Schrumpfprozess verlässt, bringen nun neu integrierte Heizelemente von oben gezielt zusätzliche Wärme ein, um den Schrumpfvorgang kontrolliert abzuschließen. „Wenn ich die Temperatur von oben einbringen kann, muss ich sie nicht mit Luft von den Seiten erzwingen“, erläutert Marcus Kreis. „Das macht den Prozess deutlich ruhiger und stabiler.“ Die Folge ist ein gleichmäßigeres Durchwärmen des Gebindes und ein homogeneres Schrumpfergebnis – bei gleichzeitig reduziertem Luftbedarf. Neben der reduzierten Energiebilanz verbessert sich auch die Schrumpfqualität: Die Folie bildet sich im oberen Bereich gleichmäßiger aus. 

Strömungsbasierte Effizienz: neue Schachtwand-Geometrie 

Den größten Effizienzgewinn erzielt die neu entwickelte Schachtwand-Geometrie. Zum Verständnis: Das Gebinde wird auf einem Netzgitterband aus Stahl durch den Tunnel transportiert. Wird viel Heißluft von unten eingeblasen, erwärmt sich dieses Band erheblich. Im Rücklauf muss es wieder gekühlt werden – ein permanenter Kreislauf aus Aufheizen und Abkühlen, der maßgeblich zum Energieverbrauch beiträgt. 

Die seitlichen Luftverteilplatten wurden nun strömungstechnisch neu ausgelegt und erzeugen einen definierten, leicht nach oben gerichteten Luftstrahl. Im unteren Bereich bildet sich dadurch eine gezielte Luftwalze. Dadurch lässt sich der Schrumpfprozess stärker über die Seitenströmung führen – und es muss deutlich weniger Heißluft von unten eingeblasen werden.

Neben dem energetischen Effekt stabilisiert die gezielte Strömung auch das Gebinde während des Schrumpfprozesses und verbessert die Ausbildung der Folie. „Diese Strömung unterstützt die saubere Ausbildung der seitlichen Folienaugen und stabilisiert die Folie, ohne große Energiemengen von unten einbringen zu müssen“, beschreibt Marcus Kreis. Da weniger Heißluft durch das Transportband strömt, erwärmt sich dieses geringer. Der Kühlbedarf im Rücklauf sinkt entsprechend – und damit auch der Gesamtenergieverbrauch des Schrumpftunnels. Hier zeigt sich der größte energetische Hebel, da die Aufheizung des Transportbands deutlich reduziert werden konnte. 

Die neue Schachtwand-Geometrietechnologie ist auch bei bestehenden Schrumpftunneln nachrüstbar. Effizienzsteigerungen sind damit nicht nur bei Neuanlagen, sondern auch im Bestand realisierbar. 

Diese Strömung unterstützt die saubere Ausbildung der seitlichen Folienaugen und stabilisiert die Folie, ohne große Energiemengen von unten einbringen zu müssen. Marcus KreisHead of Process Engineering, Packaging Technology bei Krones

Drei Maßnahmen, ein Ziel: maximale Energieeffizienz

Gemeinsam verfolgen diese drei Ansätze ein Ziel: die Energie im Schrumpfprozess präziser dorthin zu lenken, wo sie tatsächlich benötigt wird.  

Wie groß das Einsparpotenzial des gesamten Maßnahmenpakets ist, zeigen die Zahlen von Adelholzener: Für 0,5-Liter-Flaschen lag die Verbrauchsprognose des bisherigen Tunnels bei 97,2 Kilowatt, für 1,0-Liter-Flaschen bei 99,7 Kilowatt. Mit dem neuen Schrumpftunnel inklusive aller Energiesparfunktionen wurden hingegen nur noch 57 Kilowatt beziehungsweise 64 Kilowatt gemessen. Das entspricht einer Reduktion um rund 40 Prozent. Die Schachtwand-Geometrie leistet dazu den größten Beitrag – die erreichte Einsparung ist jedoch das Resultat eines ganzheitlich optimierten Energiekonzepts, in dem alle drei Maßnahmen gezielt ineinandergreifen. „Wir können Kunden eine Energieeinsparung von mindestens 20 Prozent zusagen“, so Marcus Kreis. Je nach Anwendung sind auch deutlich höhere Einsparungen möglich, wie das Beispiel Adelholzener Alpenquellen zeigt. Erwin Hächl, Leiter Zentrales Projektmanagement, zeigt sich erfreut: „Wir sind mehr als begeistert, dass die konsequenten Optimierungs- und Weiterentwicklungsmaßnahmen zu einer signifikanten Reduktion des Energieeinsatzes im neuen Variopac Pro geführt haben.“

Durch die Überarbeitung unseres Schrumpftunnels können wir eine Energieeinsparung von mindestens 20 Prozent zusagen. Marcus KreisHead of Process Engineering, Packaging Technology bei Krones

Die Weiterentwicklung des Schrumpftunnels ist ein Beispiel dafür, wie Krones seine Nachhaltigkeitsstrategie technologisch umsetzt. Ziel ist es, Energie- und Ressourceneinsatz über den gesamten Lebenszyklus einer Anlage hinweg zu reduzieren – ohne Kompromisse bei Leistung oder Qualität. Gerade im Schrumpfprozess, der traditionell als energieintensiv gilt, zeigt sich das Potenzial konstruktiver Detailverbesserungen besonders deutlich. Weniger Energieverbrauch bedeutet geringere Betriebskosten und eine verbesserte CO₂-Bilanz – ein Vorteil für Anlagenbetreiber und Umwelt gleichermaßen. Energieeffizienz und Schrumpfqualität sind kein Widerspruch, sondern das Ergebnis präzise geführter Luft.