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Druckluftversorgung erfordert permanentes Controlling

| Redakteur: MM

Druckluft, die durch Leckagen verloren geht, verschwendet viel Geld. Eine Netzüberwachung per Durchflussmessung, die schnelle Ortung und Beseitigung von Lecks und die ständige Kontrolle der...

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( Archiv: Vogel Business Media )

Druckluft, die durch Leckagen verloren geht, verschwendet viel Geld. Eine Netzüberwachung per Durchflussmessung, die schnelle Ortung und Beseitigung von Lecks und die ständige Kontrolle der Luftqualität, alles verknüpft in einem permanenten Controlling-Prozess, können die Wirtschaftlichkeit der Druckluftnutzung gewaltig steigern.Die Elektrizitätsversorungsunternehmen (EVU) liefern den Strom, den ihre Kunden benötigen. Fernsehgeräte beispielsweise sind Kleinverbraucher. Auf den Komfort, den die Beretischaftsschafltung bietet, verzichtet fas niemand. Würde man diese Geräte allerdings abschalten, könnte man theoretisch auch gleich einige Großkraftwerke stilllegen. Kleine Maßnahme, große Wirkung.Szenenwechsel. Kompressorhersteller liefern Verdichter zum Erzeugen von Druckluft. Die wird in Industrie- und Gewerbebetrieben in Leitungsnetze eingespeist, an die die verschiedensten Verbraucher angeschlossen sind. Druckluft ist eine unentbehrliche Sekundärenergie, ein Energieträger, der sich leicht und gefahrlos überall hinleiten und für viele Zwecke einsetzen lässt. Effizient sollte auch er genutzt werden. Aber das ist nicht der Fall. Ein Vergleich mit dem Stand-by-Betrieb der Fernseher wäre unsinnig, denn bei denen ist die rationelle Energieverwertung kein Thema. Die Drucklufterzeugung in Fabrikationsbetrieben bietet aber insofern eine Parallele, als sie - wiederum theoretisch - Rückwirkungen in Kraftwerksgröße hat. Praktisch alle Kompressoren werden schließlich elektrisch angetrieben. In Summe sind sie Großverbraucher von elektrischer Energie.80 TWh/a Verbrauch für die DrucklufterzeugungDie kürzlich veröffentlichte EU-Studie ,,Compressed Air Systems in the European Union", an der das Fraunhofer-Institut für Systemtechnik und Innovationsforschung (ISI) in Karlsruhe maßgeblich beteiligt war, hat diese Tatsache beleuchtet. Von den 800 TWh (Terawattstunden), die in der EU jährlich zum Antrieb elektrischer Motoren verbraucht werden, gehen 80 TWh (10%) auf das Konto der Drucklufterzeugung. Viel zu viel. So viel Energie zur Bereitstellung von Druckluft wäre bei weitem nicht nötig.Durch geeignete Maßnahmen, heißt es in der Studie, könnten mehr als 33% des Stromverbrauchs eingespart werden. Bei den 14 TWh, die die Druckluftanlagen in Deutschland im Jahr benötigen, wären das etwa 5 TWh. Das entspricht in etwa der Stromproduktion von drei fossilen Kraftwerksblöcken. Zum Vergleich: Die deutschen Steinkohlekraftwerke haben 1998 rund 122 TWh netto erzeugt. Dass die Druckluft viel Strom erfordert, wird die EVU nicht stören, und die Kompressorhersteller werden die Stromrechnung kaum reduzieren können. Die Deutsche Bahn AG, um noch eine Vergleichszahl zu nennen, verbraucht im Jahr gerade mal 11,4 TWh für die elektrische Traktion ihrer Züge. Das heißt, sie benötigt deutlich weniger Strom als zur Erzeugung von Druckluft gebraucht wird.Die Rechnung für die kostspielige Druckluft zahlen die Betriebe - vornehmlich an die EVU. Ein letzter Vergleich mit dem Fernseher im Haushalt: Was dort der Stand-by-Betrieb ist, dem entspricht in der Werkshalle der Wunsch, jederzeit das Ventil öffnen zu können, um die Druckluft Arbeit leisten zu lassen. Die Rohrleitungsnetze bleiben unter Druck, den die Strom verbrauchenden Kompressoren aufrecht erhalten. Diese werden nur deshalb zu Stromfressern, weil die Netze unnötigerweise oftmals sehr undicht sind. Die Beseitigung der Undichtigkeiten, so die EU-Studie, könnte die Anlageneffizienz um 20% steigern. Die wirksamste Maßnahme zur Einsparung von Energie, das ist die Schlussfolgerung aus diesem Befund, muss mit der Lecksuche beginnen.Undichtigkeiten schnell erkennenLeckageverluste per Durchflussmessung festzustellen, ist eines, die Leckstellen zu finden, etwas anderes (Bild 1). Mit dem menschlichen Ohr sind nur große Leckagen hörbar. Würde man dagegen einen Hund an den undichten Druckluftleitungen und Armaturen entlangführen, er würde vor lauter Pfeifgeräuschen bellend aus der Halle laufen.Die Sonotec GmbH, Halle, vertreibt zusammen mit der Postberg GmbH, Bruchköbel, ein mobiles Messgerät, das über Ultraschall auch die für das menschliche Ohr nicht wahrnehmbaren Undichtigkeiten eines Druckluftnetzes aufspürt und hörbar macht. Durch die Beseitigung der Lecks und eine Erfolgskontrolle über die Verbrauchsmessung lassen sich hohe Kosteneinsparungen erzielen.Den Luftstrom an bestimmten Stellen des Netzes messen, die Lecks orten und abdichten, die Verteilung der Druckluft analysieren und ein permanentes Controlling einführen, das ist die logische Vorgehensweise. Durchflussmesser sind die wichtigsten Melder zur Erfassung der Verhältnisse im Druckluftnetz. Sie sind Voraussetzung für Analysen und ein wirksames Druckluft-Controlling und geben Aufschluss darüber, ob sich neue Leckagen aufgetan haben (Bilder 2 und 3). Die Postberg GmbH, die sich auf die Messung des Massedurchflusses von Gasen in Rohrleitungen spezialisiert hat, verkauft ihre Messsysteme bisher hauptsächlich an Kraftwerke und Betreiber von Chemieanlagen. Das ist verständlich, denn in diesen Bereichen ist eine hohe Verfügbarkeit der Anlagen gefordert. Mit einer Komplettlösung hat man jetzt sozusagen für das ,,Notstandsgebiet Druckluft" eine Marktlücke geschlossen. Bei diesen Messsystemen bilden Sensor und Sensoraufnahme eine Einheit. Die Prozessschnittstelle ist unveränderbar im System festgelegt. Ein inkorrekter Sensoreinbau ist ausgeschlossen. Der Ein- und Ausbau des Sensors während des Betriebes ist wahlweise mit oder ohne Strömungsunterbrechung möglich.Der Massendurchflussmesser als komplettes Messsystem für die Betriebsdruckluft basiert auf dem kalorimetrischen Prinzip. Messwertaufnehmer sind zwei kleine Hitzdrähte, die genau quer zur Strömung angeordnet sind. Der eine wird auf konstanter Temperatur gehalten, während sich der andere mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit immer weiter abkühlt. Die Temperaturdifferenz ist das Maß für den Massedurchfluss. Nur das kalorimetrische Messverfahren eignet sich für die direkte Bestimmung des Massenstroms, sprich der tatsächlich durchgeströmten Gasmenge. Der Sensor sollte, und das wird meist übersehen, gefahrlos ausgetauscht werden können. Das Wechseln dieses Teils, irrtümlich unter Betriebsbedingungen vorgenommen, kann verheerende Folgen haben. Der Sensor kann sich in ein tödliches Geschoss verwandeln.Die patentierte Sensoraufnahme von Postberg garantiert einen gefahrlosen Austausch bei laufender Anlage. Zum Sensorwechsel kann die Leitung gefüllt bleiben, muss nicht entspannt werden. Ein Fehlgriff ist ausgeschlossen. Für den, der eingedenk dieser Tatsachen seiner Druckluft die gebotene Aufmerksamkeit widmen möchte, ist dieser unkomplizierte und sichere Sensorwechsel ein zusätzlicher geldwerter Vorteil. Die Betriebsunterbrechung nach einem einzigen Anlagenausfall dürfte meist wesentlich teurer sein als diese Messapparatur (Bild 4).Statt eines ständig messenden Sensors kann auch ein Blindstopfen in die Armatur eingesetzt werden, der nur bei fallweisen Kontrollen entfernt und gegen einen Sensor ausgetauscht wird. Dieser Minimallösung steht das Angebot von Postberg gegenüber, eine Multifunktionsarmatur einzubauen, die gleichzeitig bis zu vier verschiedene Sensoren aufnehmen kann: Durchfluss und Öl in Luft zum Beispiel, Feuchte, Temperatur und Druck. Mit einer zusätzlichen Differenzdruckmessung lässt sich der Messbereich eines Gerätes von 1 : 100 auf 1 : 3000 erweitern. Diese kompakte Messeinheit mit integriertem Sensor (oder Sensoren) wurde durch den Verzicht auf die üblichen DIN-Flansche möglich. Deren große Durchmesser sind durch die Flachdichtungen bedingt, die in den so genannten Compac-Flanschen durch gewöhnliche O-Ringe ersetzt werden. Sie erübrigen nicht nur die relativ großen Dichtflächen, ohne die keine Flachdichtung dem Luftdruck standhielte, sie sind schlichtweg auch dauerhaft dicht. Bei der Flanschmontage wird der Dichtring in einer speziell bemessenen Nut derart komprimiert, dass die Flanschflächen Metall auf Metall aneinander gepresst werden. Die Dichtung ist hier aus dem Kraftfluss der Leitung herausgenommen. Kein Dichtspalt stört mehr den Luftstrom und verfälscht das Messergebnis. Der Flansch ist praktisch so glatt wie das durchgehende Rohr.Die Ingenieurgesellschaft Jung-Otto, Kassel, ist eine unabhängige Beratungsfirma. Lückenloses Controlling der DruckluftversorgungSie bietet alles für das Druckluft-Controlling, von der einmaligen Analyse bis zu Paketlösungen für einen Full-Service. Sie hat dabei die permanente Kosten- und Qualitätskontrolle der Druckluftversorgung in Industrieunternehmen zum Ziel (Bild 5). Der Kunde kann grundsätzlich zwischen so genannten Check- und Service-Modulen wählen.Zur Check-Modulreihe gehört eine Basisanalyse, die alle vorhandenen Einsparpotentiale kostengünstig ermittelt und quantifiziert. Die Auswertung der Analyse deckt die tatsächlichen Kosten der Druckluft auf, macht das erschließbare Einsparvolumen transparent und offeriert einen individuellen Maßnahmekatalog mit Umsetzungsvorschlägen. Die Eta-, Grundlast- und die Netz-Check-Module verhelfen zur einmaligen Optimierung der Einsparmöglichkeiten bei der Grundlast, die Leckagen, die Netztopologie und die Kompressorstation betreffen kann. Mit diesen drei Aufbaumodulen und einer anschließenden Erfolgskontrolle lassen sich die größten Einsparvolumina ausschöpfen; die Kosten der Druckluft gehen auf ein Minimum zurück.Die Service-Modulreihe gestattet eine permanente Kosten- und Qualitätskontrolle im Sinne eines umfassenden Controllings. Das Eco-Service-Modul sorgt nach der entsprechenden Installation von Durchflussmessern für eine ständige Verbrauchs- und Kostentransparenz. Die Überschreitung von Grenzwerten, etwa eine Zunahme der Leckagerate, wird automatisch angezeigt. Das QM-Service-Modul schließlich überwacht qualitätsrelevante Kenngrößen, wie Feuchte, Öl- und Partikelfreiheit, Druckniveau und Temperatur. Weist eine Größe Anomalien auf, wird selbsttätig eine Störmeldung abgesetzt.Das Konzept für eine permanente Kosten- und Qualitätskontrolle findet Anklang. Erst kürzlich wurde dem jungen Unternehmen für seine Idee der erste Platz des mit 100 000 DM dotierten Gründungswettbewerbs ,,promotion Nordhessen" zuerkannt, der von der Volkswagen AG und dem Land Hessen gefördert wird.Die nächste EU-Studie brauchte den Energieträger Druckluft nicht mehr als gigantischen Verschwender seiner Primärenergie, der Elektrizität, zu outen. Voraussetzung wäre, dass dieses ,,Verlustgeschäft" in seinem Ausmaß erkannt und die Möglichkeiten zur Verringerung der Verlustleistung in die Tat umgesetzt werden.