Viele „Stellschrauben“ für die Einsparung von Energie
Die Chemie- und Verfahrenstechnik zählt zu den industriellen Druckluft-Großverbrauchern. Die hier zur Druckluftversorgung aufgewandten Kosten machen mitunter bis zu 20% des betrieblichen Energiebedarfs aus (gem. EnergieAgentur.NRW: Drucklufttechnik. Potenziale zur Energieeinsparung). Die gute Nachricht: Mit dem Einsatz effizienter Druckluftanlagen und innovativer Technik lassen sich enorme Einsparpotenziale realisieren.
Bei Druckluftanlagen können durchschnittlich 33 Prozent Energie eingespart werden, wie die Studie ‘Save II’ zeigt. Die meisten der entsprechenden Effizienzmaßnahmen sind zudem durch Amortisationszeiten von unter zwei Jahren wirtschaftlich attraktiv für Unternehmen. Um diese Potenziale zu erschließen, ist eine gesamtenergetische Bewertung mit anschließender systemorientierter Optimierung der Druckluftanlage erforderlich. Hierbei ist das Aufnehmen der Eckdaten und Mitschreiben oder ‘Loggen’ des Laufverhaltens der Kompressorstation über ein bis zwei Wochen die Grundlage der Bewertung. Ob punktgenaue Druckluftaufbereitung, die Nutzung von Kompressorabwärme oder kontinuierliche Leckagemessung – gerade für bereits vorhandene Anlagen gibt es zahlreiche Maßnahmen, um die druckluftspezifischen Energiekosten zu senken.
Zu viel Druck kostet unnötig Geld
In der Dokumentation von Pneumatik-Anlagen wird in der Regel ein Druck von sieben Bar gefordert, die Kompressoren liefern aber meist 8,5 bis 10 bar, um sichere acht Bar ins Netz zu speisen. Dadurch betreiben viele Unternehmen ihr Netz mit erhöhtem Druck – und verbrauchen zu viel Energie. Denn für jedes Bar Druckluft, das mehr erzeugt wird, muss ein um sechs bis acht Prozent erhöhter Energiebedarf kalkuliert werden. Ein Blick in die Hersteller-Unterlagen reicht oft aus, um sicherzugehen, dass das Druckniveau den Anforderungen entspricht. Wenn nicht, lassen sich durch Anpassung des Drucks auf einfache Weise Energiekosten sparen. Auch mit der Untersuchung des Druckluftnetzes auf Leckagen lassen sich Effizienzgewinne erzielen – denn selbst in gut gewarteten Druckluftnetzen treten Leckageverluste von mehr als zehn Prozent der Gesamtleistung auf. Ein einziges Leck von vier Millimetern Durchmesser in einem Acht-Bar-Netz hat beispielsweise zur Folge, dass 1.100 Liter Druckluft pro Minute entweichen. Für die Erzeugung dieser Leckageluft bezahlt der Anwender im Dreischichtbetrieb rund 7.040 Euro Stromkosten pro Jahr. Deshalb gehören Leckageanalysen zum Wartungsprogramm. Bei neueren Generationen der Boge Kompressorsteuerungen ist ein Leckagemonitor bereits serienmäßig integriert. Damit sind Leckagen sofort nachweisbar, und da sie sich mit gängigem Equipment, etwa durch den Service der Druckluft- Unternehmens, leicht lokalisieren lassen, kann man diese Ursache für Energievergeudung schnell beheben. Die neunte Ausgabe von Rockwell Automations „State of Smart Manufacturing“ Report liefert Einblicke in Trends und Herausforderungen für Hersteller. Dazu wurden über 1.500 Fertigungsunternehmen befragt, knapp 100 der befragten Unternehmen kommen aus Deutschland. ‣ weiterlesen
KI in Fertigungsbranche vorn
Ansaugluft: Beste Bedingungen schaffen
Im Kompressorraum ist es im Idealfall kühl: Eine um 20 Grad Celsius erhöhte Temperatur hat einen Liefermengenverlust von rund 7,3 Prozent zur Folge. Wichtig sind eine ausreichende Be- und Entlüftung sowie eine möglichst saubere Ansaugluft, die einen geringen Feuchtanteil aufweisen sollte. Denn jede Schmutz- und Feuchtbeladung wird durch den Kompressionsvorgang noch konzentriert und verkürzt somit die Wartungsintervalle oder muss anschließend aufwändig durch die nachgeschaltete Aufbereitung entfernt werden.
Die Steuerung airtelligence provis 2.0 von Boge gestattet dem Anwender, bis zu 16 Kompressoren anzubinden und über eine verbrauchsorientierte Verbundsteuerung zu schalten. Zusätzlichkönnen Trockner, Kondensatabscheider, Filter, Gebläse oder Klappen können angebunden werden. Die Bedienung erfolgt über ein Neun-Zoll-TFT-Farbdisplay mit Touchfunktion. Bild: Boge
Leerlaufzeiten durch Lastmanagement minimieren
Wenn der Druckluftbedarf nicht völlig konstant ist, empfiehlt es sich, als Spitzenlastmaschine einen drehzahlgeregelten Verdichter zu verwenden. Auf diese Weise werden ‘energiefressende’, unnötige Leerlaufzeiten minimiert. Druckluftstationen mit stark überdimensionierten Festdrehzahl-Kompressoren bieten hier das größte Einsparpotenzial. Wer bislang nur Kompressoren mit Festdrehzahl einsetzt, kann bei der Anschaffung eines drehzahlvariablen Verdichters die Erfahrung machen, dass sich diese Investition in kurzer Zeit amortisiert. Dasselbe gilt – sofern mehrere Verdichter im Einsatz sind – für eine übergeordnete Steuerung: Sie erfasst den aktuellen Druckluftbedarf und schaltet die zur Verfügung stehenden Kompressoren zu und ab, so dass eine möglichst effiziente Drucklufterzeugung gewählt wird. Hier können ‘intelligente’ Steuerungen dynamisch und schnell auf Druckänderungen reagieren. Sie erkennen den Trend bei Druckabfall oder -anstieg, bevor zuvor festgelegte Grenzwerte erreicht werden. Zudem lassen sich so zum Beispiel durch eine Nachtabschaltung weitere Energiesparmaßnahmen realisieren.
Effizienz-Tuning für Anlage und Verdichter
In der Regel arbeiten neue Kompressor-Baureihen effizienter als Maschinen, die sieben oder zehn Jahre alt sind, da die Hersteller große Anstrengung darauf verwenden, den Wirkungsgrad ihrer Anlagen zu steigern. Rund drei Viertel der Lebenszykluskosten einer Druckluftstation sind Energiekosten. Einkäufer sollten sich beim Kauf eines Kompressors daher nicht vom günstigen Anschaffungspreis täuschen lassen. Was langfristig ins Gewicht fällt, sind die Folgekosten, die während der Laufzeit anfallen. Doch nicht immer steht das nötige Budget zur Verfügung, um in eine Kompressorstation zu investieren. Für solche Fälle bietet unter anderem Boge Nachrüst-Kits an, zum Beispiel für die S-Baureihe, welche die Effizienz vorhandener Anlagen um bis zu zehn Prozent erhöhen können. Diese Maßnahme fordert geringen Kosteneinsatz und ermöglicht schnellen ‘Return on invest’ (ROI). Der Thin[gk]athon, veranstaltet vom Smart Systems Hub, vereint kollaborative Intelligenz und Industrie-Expertise, um in einem dreitägigen Hackathon innovative Lösungsansätze für komplexe Fragestellungen zu generieren. ‣ weiterlesen
Innovationstreiber Thin[gk]athon: Kollaborative Intelligenz trifft auf Industrie-Expertise
Aufbereitung: So viel wie nötig, so wenig wie möglich
Ein Druckluftfilter benötigt keinen Anschluss ans Stromnetz. Trotzdem verbraucht er indirekt Energie: Zwei beladene Filter können jeweils einen Differenzdruck von 0,5 Bar aufweisen und damit den erforderlichen Netzdruck um ein Bar erhöhen – was einen zusätzlichen Gesamtenergiebedarf von sechs bis acht Prozent zur Folge hat. Da jede zusätzliche Komponente im Druckluftnetz den Differenzdruck erhöht, gilt die Devise: So viel Aufbereitung wie nötig, so wenig wie möglich. In vielen Fällen bewährt es sich auch aus energetischen Gründen, eine zentrale Grundaufbereitung vorzusehen und dezentral am ‘Point of use’ zusätzliche kleine Trockner oder Filter zu installieren. Unerlässlich ist dabei die regelmäßige Wartung der Aufbereitungskomponenten.
Wärmerückgewinnung: Effizienzgewinn pur
Rund 94 Prozent der Energie wird bei der Drucklufterzeugung in nutzbare Wärme umgewandelt. Diese verpufft in vielen Fällen ungenutzt – ein erhebliches Manko für die Energieeffizienz. Wird die Wärme aber für den Produktionsprozess oder die Raumbeheizung genutzt, können Wirkungsgrade von deutlich über 90 Prozent erzielt werden. Die Druckluft wird dabei, bezogen auf den Kubikmeter, nicht günstiger. Der Betreiber kann aber an anderer Stelle, beispielsweise bei den Kosten für Heizung oder Brauchwassererwärmung, Kosten einsparen. Das gilt besonders für Unternehmen der Chemieund Verfahrenstechnik, weil diese Branchen oft Prozesswärme benötigen – zum Beispiel für die Erhitzung von Vor- und Zwischenprodukten, die Dampferzeugung oder Destillationsprozesse. Mit dem Duotherm-System bietet das Druckluftunternehmen einen entsprechend vorgerüsteten Wärmetauscher an, der sich auch an Fremdfabrikate anschließen lässt. So kann der Kompressor – unabhängig von Baujahr und Leistung – durch erhöhten Gesamtwirkungsgrad zu merklichen Einsparungen beitragen.
Einsparungen von bis zu 30 Prozent erschließen
Die hier aufgezeigten Beispiele zeigen, dass es sich lohnt, die Effizienz der Druckluftversorgung zu analysieren. Durchschnittlich lassen sich so Einsparungen von rund einem Drittel realisieren, wie Radgen und Blaustein im Report ‘Compressed Air Systems in the European Union’ beschreiben. Da diese Kosten über den gesamten Lebenszeitraum der Kompressorstation anfallen, ergibt sich hohes Potenzial für Effizienz und Kosteneinsparungen. Um das gesamte Potenzial zu erschließen, empfiehlt sich die Zusammenarbeit mit Experten. Der Druckluftsystemanbieter- Anbieter und seine Handelspartner bieten Druckluft-Anwendern das Instrument AIReport–Equipment (Messkoffer) an. Auf Basis einer ausführlichen Ist-Analyse werden dabei Optimierungspotenziale einschließlich geschätzter Amortisationszeiträume ermittelt, um das Druckluftsystem nachhaltig zu optimieren.
