Bauteile eines pneumatischen (li.) und elektromechanischen Zylinders (re.). Aus den Einzelteilen

Bauteile eines pneumatischen (li.) und elektromechanischen Zylinders (re.). Aus den Einzelteilen kann man die relevanten Umweltwirkungen ermitteln (Bild: C. Pohl).

von Christoph Pohl

(pd/ks). Elektromechanikzylinder haben einen besseren Wirkungsgrad als Pneumatikzylinder. Schließlich verbraucht der Zylinder während der Nutzung in den meisten Fällen weniger Energie. Dieses Ergebnis resultiert, wenn ausschließlich die Betriebsphase der Zylinder und der Energieverbrauch betrachtet werden, aber weitere Schritte wie Herstellung und Entsorgung und die Umweltauswirkungen außer Acht gelassen werden. Um einen Gesamtüberblick der Umweltauswirkungen zu erhalten, wurde in einer Produktökobilanz ein Pneumatikzylinder und ein Elektromechanikzylinder über deren gesamte Lebenswege unter Berücksichtigung verschiedener Nutzungsszenarien untersucht. Beide Zylinder haben vergleichbare Eigenschaften bezogen auf Hub, Kraft und Geschwindigkeit und wurden daher für die Ökobilanzen ausgewählt. Ziel dieses Vergleichs war es herauszufinden, welcher der beiden Zylinder unter bestimmten Voraussetzungen bezogen auf die Kriterien der Ökobilanz besser abschneidet. Die Ergebnisse dienen als Entscheidungshilfe bei der Auswahl geeigneter Zylinder in der Praxis. Das Vorgehen bei den Ökobilanzen basiert auf den ISO-Normen 14040 und 14044.

Verglichen wurde ein pneumatischer Zylinder der Firma Festo mit der Bezeichnung DFP-25-100-PPV-A und das Modell RC-RSA-L-100-EU der Firma IAI. Die pneumatische Variante ist ein doppeltwirkender Führungszylinder mit einem Hub von 100 mm und einem Kolben-Durchmesser von 25 mm, der elektromechanische Zylinder ist ein Kolbenstangenzylinder ebenfalls mit einem Hub von 100 mm. Er beinhaltet einen Schrittmotor und besitzt eine Kugelumlaufspindel.

Für die Untersuchung beider Ökobilanzen wurden identische Ausgangszenarien bei der Nutzungsphase angenommen. Diese beziehen sich vor allem auf die Hubanzahl der Zylinder. Energiebedarfe wurden entsprechend als Basis der Szenarien messtechnisch aufgezeichnet. Betrachtet wurde der gesamte Lebenszyklus inklusive der Entsorgung. Zur Bestimmung der einzelnen Materialien der Zylinder mussten diese zerlegt und entsprechend verwogen werden.

Aus der Stückliste mit den Gewichten und der Kenntnis der Materialien des jeweiligen Zylinders konnte anhand von Datenbanken der ‚ökologische Rucksack‘ der Herstellung rekonstruiert werden. Analog wurde für die Entsorgung vorgegangen.

Die beiden Zylinder wurden im Rahmen der Ökobilanz in Bezug auf die Umweltwirkungen: Treibhauspotenzial (GWP), Versauerungspotenzial (AP) und die Flächeninanspruchnahme untersucht und verglichen.
Die Vorteile des elektromechanischen Zylinders, die dieser in der energetischen Gegenüberstellung im Vergleich zu pneumatischen Zylindern aufweist, zeigten sich auch bei den Umweltauswirkungen.
Die größten Einsparungen durch die Elektromechanik sind zu erzielen, wenn die Nutzung und somit der Strombedarf beziehungsweise der Druckluftbedarf hoch ist. In diesem Fall überwiegen die Vorteile der Elektromechanik mit dem besseren Wirkungsgrad, geringerem Strombedarf und somit auch deutlich geringeren Umweltauswirkungen. In der Praxis sollte folglich bei großer Leistung und Hubzahl der elektromechanische Zylinder gewählt werden. Unter Umweltgesichtspunkten lohnt sich eine Substitution schon bei wenigen Hüben von etwa einem Takt pro Minute.

Bezogen auf die in den vorliegenden Ökobilanzen getroffenen Annahmen wird der Vorteil der Elektromechanik bei allen Szenarien deutlich. Die Elektromechanik ist die umweltfreundlichere Technik, weil sie die geringeren Umweltauswirkungen in der Nutzungsphase aufweist.

aus Produktion Nr. 17, 2013