Die Energieeffizienz von Reinräumen hat sich in den letzten zwanzig Jahren zu einem Top-Thema entwickelt. Dabei gibt es viele Stellschrauben, an denen erfolgreich gedreht werden kann. Welche das sind und wie man sie bedient, erfahren die Besucher der Reinraummesse Cleanzone am 25. und 26. September 2024 in Frankfurt am Main. Der europäische Green Deal strebt Klimaneutralität bis 2050 an. Die EU-Taxonomie-Verordnung gibt dafür den technischen Rahmen vor. Sie sieht vor, den Grad der ökologischen Nachhaltigkeit einer Investition messbar zu machen, verbunden mit Offenlegungspflichten für „nicht-finanzielle“ ökologische und nachhaltige Qualitäten von Unternehmen.
All dies zwingt zum Energiesparen. Das betrifft vor allem den Reinraum, der 50 bis 70 Prozent des gesamten Energieverbrauchs in der Pharmaproduktion verursacht. Hans Eder, Associate Director des Bereichs Sustainable Energy Solutions bei Zeta, betonte im Rahmen der Pressekonferenz zur Cleanzone 2024, dass die Pharmaindustrie ihre Roadmaps und die entsprechenden Maßnahmen für eine nachhaltige Produktion definiert habe. Sie befinde sich nun in der Umsetzungsphase, wobei die Prozesse aus Gründen der Qualitätssicherung sehr genau unter die Lupe genommen werden müssten. Insbesondere die Reinräume stünden ganz oben auf der Agenda. Dazu würden Daten aus Simulationen und aus der realen Produktion benötigt, beispielsweise Energiedaten. Die Werkzeuge dafür seien vorhanden. Eder fordert alle Beteiligten auf, diese zu nutzen, um datenbasiert die Nachhaltigkeit voranzutreiben, auch um den GMP Annex 1 zu erfüllen. Die Cleanzone sei der passende Rahmen, sich darüber auszutauschen.
Ein Reinraum muss in erster Linie rein sein. Die Energieeffizienz spielte bisher eine untergeordnete Rolle. Insbesondere die Konditionierung und Reinigung der Luft benötigt aber viel Energie, die immer teurer wird. So rückt die Energieeffizienz heute stärker in den Fokus, auch weil ihre monetäre Bedeutung stärker ins Bewusstsein gerückt ist. Ideen zum Energiesparen dürften einen großen Multiplikatoreffekt haben. Auch der Verein Deutscher Ingenieure (VDI) ist sehr aktiv. Eine Arbeitsgruppe erarbeitet derzeit eine neue Richtlinie zur Energieeffizienz. Sie soll die seit 2011 bestehende Richtlinie VDI 2083 Blatt 4.2 „Reinraumtechnik - Energieeffizienz“ überarbeiten. Mit am Tisch sitzen Vertreter aller interessierten Kreise, also im Wesentlichen Planer, Errichter und Betreiber von Reinraumanlagen, Vertreter aus Forschung und Lehre, Hersteller von Steuerungs- und Regelungstechnik sowie von Reinraumkomponenten. Der Schwerpunkt liegt auf den beiden Themen „Reinraum- und Lüftungskonzept“ und „Energieeffizienter Betrieb“. Darüber hinaus werden insbesondere die Themen „Energiebedarf von Reinräumen“, „Energierelevante Kenngrößen und Besonderheiten von Reinräumen“, „Prozess zur Bewertung und Steigerung der Energieeffizienz“, „Nutzeranforderungen, Planungsvoraussetzungen“, „Inbetriebnahme“ und „Energiebezogene Betriebsoptimierung (eBO)“ behandelt.
Ist man einmal für das Thema „Energieeffizienz im Reinraum“ sensibilisiert, ergeben sich schnell eine Reihe von Ansatzpunkten. Beispielsweise ist zu überlegen, einen Reinraum nicht rund um die Uhr mit höchster Luftwechselrate zu betreiben, sondern nur während der Produktionszeiten. Auch gibt es immer verschiedene und mehr oder weniger energieintensive Wege, bestimmte Luftzustände und Reinheiten zu erreichen. Heizung, Lüftung und Ventilation stehen oft an erster Stelle. Bei Neubauten ist immer zu bedenken, dass der kostengünstigste Reinraum der ist, den man gar nicht braucht: Reicht nicht ein Reinraum? Reicht nicht eine niedrigere Reinraumklasse?
Bei einem bestehenden Reinraum hilft ein strategisches Vorgehen bei der Energieoptimierung. Beispielsweise kann sich der Betreiber an einem Vier-Punkte-Schema orientieren und sich folgende Fragen stellen:
Entscheidend ist, diese Fragen wirklich offen zu stellen. Alte Faustregeln wie 20facher Luftwechsel und 30 Prozent Außenluftbedarf als unumstößliche Mindestwerte sind überholt.
Eine wesentliche Stellschraube ist die Luftführung. Insbesondere sollte die von außen über eine Endfilterung in den Reinraum gesaugte Luft keinesfalls anschließend wieder nach außen geblasen werden. Vielmehr sollte die aufbereitete Luft im Reinraum verbleiben und dort im Kreislauf geführt werden. Dafür gibt es zum Beispiel die praktischen Filter-Fan-Units. Sie reinigen die Luft immer wieder und führen sauerstoffreiche Luft von außen zu. Generell sind Umluftkonzepte das A und O für eine gute Energieeffizienz im Reinraum. Eine weitere Stellgröße sind die Toleranzen. So mancher Reinraumbetreiber hat diese zu Beginn festgelegt, ohne an eine Optimierung der Energieeffizienz zu denken. Wenn das herzustellende Produkt aber 20 Prozent bis 80 Prozent Luftfeuchtigkeit verträgt, braucht man die Grenzen nicht enger zu setzen. Und wenn die Temperatur statt auf 21 Grad Celsius plus/minus ein Grad Celsius auf 21 Grad Celsius plus/minus drei Grad Celsius eingestellt werden kann, bringt das eine weitere Energieeinsparung. Stimmen Außen- und Innentemperatur überein, kann sogar auf freie Kühlung umgestellt werden. Damit kann zumindest zeitweise auf die energieintensive Kühlung verzichtet werden.
Wie ein strategisches Vorgehen zur Steigerung der Energieeffizienz im Reinraum aussieht und welche Produkte sich nach dem Stand der Technik dafür eignen, erfahren Besucher im September auf der Reinraummesse Cleanzone. Die Veranstaltung ist von November in den September gezogen. Zudem wurde auf Wunsch der Aussteller der Turnus von jährlich auf zweijährlich verschoben. Geblieben ist die Halle 1.2 als Austragungsort. Erwartet werden zahlreiche Aussteller, darunter auch viele Start-ups aus dem Bereich. Die drei Topthemen lauten:
