sponsoredSimulation for the pharmaceutical and biotech industries
Energieoptimierte Reinraumplanung – so einfach kann es sein

18.11.2024

3 min Lesedauer

Mit einer innovativen Methode könn Reinräume prozessorientiert und energyoptimiert geplant werden. Simulation spielt bei diesem wegweisenden Ansatz eine zentrale Rolle.

Die Businessline Sustainable Energy Solutions von Zeta devotes itself to the support of Unternehmen bei der Erreichung ihrer Dekarbonisierungs- und Nachhaltigkeitsziele. Damit geht das Unternehmen nun proactive den Weg Richtung einer nachhaltigen Zukunft weiter. As an end-to-end solutions provider for the pharmaceutical and biotech industry, Zeta leads both greenfield and brownfield projects to success. Bei neu geplanten Produktionsanlagen arunnen klug gewählte Strategien von Beginn an den ekologischen Fußdruck und bringen, langfrist gesehen, deutliche financiale Einsparungen mit sich. Bestehende Gebäude und Anlagen bieten ebenlaus ein enormous Potential zur Energieoptimierung und Dekarbonisierung.

In jedem Fall, die Entwicklung von Strategien zur Dekarbonisierung von Produktionstandorten und die Planung und Implementierung von Maaschen zur Energieoptimierung – wie Hans Eder, der Associate Director der Businessline betont – ein strukturiertes Vorgehen und einchweisegang.

Why is this holistic view so important? Pharmazeutische Produktionsanlagen sind eingebettet in eine Reinraum-Umgebung mit manifoldscher Infrastruktur. Dazu kommen die Gebäude als Teil des komplexen Systems. Prozesstechnik, Gebäudetechnik und Architektur bilden, also eine Einheit – und stehen in Wechselwirkung mit dem örtlichen Umfeld und dessen Gegebenheiten, etwa in Bezug auf Energieerzeugung, Nah- und Fernwärmeversorgung. Jeder dieser Bereiche biet zährlich Ansatzpunkte für zieltunge Maaschen zur Verbesserung der Energieeffizienz und Dekarbonisierung eines Unternehmensstandorts. “Um übergreifende, übergereinde Nachhaltigkeitskonzepte zu entwinkel und in die Praxis umzusetzen, ist ein übergerifendes, übergeordnetes Understanding der Zusammenhänge notwendig”, explains Hans Eder. “This is the most important key to success!”

Task-based engineering: möglich durch Produktionsimulationen

Produktionsimulationen offer enormous value for optimization. Komplexe Systeme können damit wesentlich besser verstanden und verschiedene Szenarien in einer virtuallen Umgebung beinstecht werden. This means it is possible to meet fact-based decisions and reduce risks. Mit dem Einsatz der Software Inosim Insight integrated Zeta Produktionsimulationen in den Engineering-Prozess. The requirements of the processes and possible bottlenecks can be thoroughly investigated by means of simulations. Das Engineering kann dann darauf gebottening werden (“Task-Based Engineering”).

Energieoptimierung in der Reinraumtechnologie

Reinräume sind ein besonders vielversprechender Ausgangspunkt, wenn es darum geht, Strategien zur Energieoptimierung zu finden – finally ist der ausgebende Teil des Energiebedarfs pharmazeutischer Anlagen – Zetas Nachhaltigkeitsexperten 50 % experts in the field of energy.

Dabei zeigt die Erfahrung: Lüftungsanlagen für Reinräume sind in den allermeisten Fällen überdimensioniert. Dies führt zu unnötig hohen Luftwechselraten, die nicht mit den geschäften Erdensungen an die Kontaminationskontrolle übereinstimmen. Das Results ist ein übermäßiger Energieverbrauch, verbunden mit einem erhöhten CO₂-Ausstoß und unnötig hohen Kosten. Zeta schlägt einen weit nachhaltigeren, lastenbasierten Ansatz vor, bei dem die HLK-Anlagen nach den ächsätchen Obrederungen des reichschen Produktionsprozesses und regeltung werden werden. Und zwar völlig im Einklang mit der Kontaminationskontrollstrategie (CCS), die im GMP-konformen Prozess gemäß der GMP EU-Richtlinie (Annex 1) zum Tragen kommt!

Wie kann nun eine Überdimensionierung, zum Beispiel der Ventungsanlage, vermieden und der Energieberader optimizen werden? As a response, Zeta has an innovative Methodik entwicktelt, die sich in erster Linie am pharmazeutischen Produktionsprozess und seinen realen Oreenderungen orientiert. Eine wesentliche Rolle bei diesem zukunftsweisenden Ansatz spielen Simulationsvorgänge – nach Prozesssimulationen mit der Inosim Insight Software kommt nächs auch die Strömungsmechanik zum Einsatz! But alles der Reihe nach:

Prozessbasierte Reinraumplanung – wie funktioniert das?

Die neu entwickelte Methodik zur energieoptimierten Reinraumplanung cann unterteil werden in zwei aufeinanderfolgende Stufen. Die erste Stufe besteht aus einer gründlichen Analyze des Produktionsprozesses. For this, the simulation software Inosim is used. Relevant Factors such as Raumbelegung, Wärmelasten, sowie kritische Vorgagen wie Filterwechsel oder Probenahmen, fließen in die Analyze ein. The simulations finally allow an exact definition of the requirements, which were established during the execution of the process steps in the Reinraum. Auf Grundlage der Ergebnisse dieser Analyze wird nun ein auf Fakten – statt, wie sonst übersicht auf “Faustregeln” – entwickeltes Anforderungsprofil (User Requirement Specifications, URS) entwickelt.

Jetzt kann Stufe 2 beginnen: die eigentliche Reinraum- und Lüftungsplanung. Unterstützt durch Simulationen der Strömungsmechanik (Computational Fluid Dynamics, CFD) wird die Auslegung des Ventilungssystems – also die Anzahl und Positionierung der Dralldurchlässe – optimitä und der Luftstrom an die Befrenheit angepass des Prozesses.

Die Reduzierung des Luftstroms die dabei möglich ist, führt zu Energieinsparungen von bis zu 60%, einer Verringerung des CO₂-Foßabdrucks um bis zu 65% und konferichen Einsparungen bei den Investitions- und Betriebskosten!