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Energieeffizienz

Energiesparen bei Pumpen und Kompressoren wird smart

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Den Kosten der Drucklufterzeugung auf der Spur

Druckluft wird in der Industrie als problemloser Energieträger wie Strom aus der Steckdose verwendet. Gerade weil Druckluft so sicher und einfach in der Handhabung ist, achten viele Betreiber nicht so genau auf die dabei entstehenden Kosten. Da löst sich zum Teil viel Geld buchstäblich in Luft auf, beispielsweise durch Leckagen; Verlustraten von 15 % sind eher die Regel, manchmal aber auch bis zu 70 %.

Inzwischen bieten alle namhaften Hersteller Druckluft-Audits an. Damit werden Leckagen identifiziert, falsch dimensionierte Leitungen erkannt oder eine nicht bedarfsgerechte Erzeugung ermittelt. Der erste Schritt hin zu einer energieeffizienteren Drucklufterzeugung und -verteilung ist die Analyse des Ist-Zustandes mit einer Ermittlung des Bedarfs. Liegen alle Daten vor, lässt sich bestimmen, welche Investitionen erforderlich sind. Hier bietet ein Leitfaden der IHK Nürnberg unter Mitarbeit namhafter Kompressoren-Hersteller (Kaeser, Compair) eine sinnvolle Grundlage.

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Was im Grunde jeder Betreiber weiß und dennoch nach wie vor gern ignoriert: Der Energiebedarf ist der entscheidende Faktor bei der Bewertung der Wirtschaftlichkeit einer Druckluftanlage, da die Energiekosten den größten Anteil an den Kosten haben. Diese machen neben der Investition (etwa 5 %) und der Wartung (etwa 15 %) typischerweise etwa zwei Drittel der Kosten des gesamten Druckluftsystems aus.

Potenzial zum Einsparen von Druckluftkosten

Das weitaus größte Potenzial, Druckluftkosten zu senken, sehen Fachleute darin, drehzahlgeregelte Kompressoren einzusetzen und Druckluft-Managementsysteme zu installieren. Denn in der Regel besteht eine Druckluftstation aus mehreren Kompressoren. Ist dann keine übergeordnete Steuerung vorhanden, besteht die Gefahr, dass sich die Maschinen in ihrer Regelung gegenseitig beeinflussen.

Ein solches System mit übergeordneter Steuerung haben unlängst Boge und Aventics aufgebaut: Mit dem Smart Pneumatic Grid gelingt eine intelligente Vernetzung von Drucklufterzeugern und Druckluftverbrauchern. Das Grid erfasse den Energiebedarf bis auf die Einzelverbraucherebene und visualisiere ihn, berichtet Aventics.

Waren schon mit den ersten drehzahlgeregelten Kompressoren Einsparungen von etwa einem Drittel realisierbar, so lässt sich die Effizienz mit neuen Technologien weiter steigern: Atlas Copco beschreibt, wie ein ölgekühlter Permanentmagnetmotor mit variabler Drehzahl im Vergleich zu schlecht ausgelasteten Maschinen mit Volllast-Leerlauf-Regelung Einsparungen in der Größenordnung von bis zu 50 % ermöglicht.

Niedrige Betriebskosten bei der Druckluftaufbereitung

Druckluftspeicher, die einen schwankenden Bedarf ausgleichen können, sind – so die Energieagentur NRW – ebenfalls von großer Bedeutung für die Wirtschaftlichkeit einer Druckluftanlage und sollten eher groß als klein ausgelegt werden. Gleiches gelte für die Druckluftaufbereitung: Sowohl eine Unter- als auch eine Überschreitung des Qualitätsniveaus kann beziehungsweise wird zu steigenden Betriebs- oder Energiekosten führen, sagen die Experten.

Parker setzt mit den integrierten Trocknungs- und Filtersystemen CDAS (Clean Dry Air System) und OFAS (Oil Free Air System) nach eigener Auffassung „neue Standards in der Druckluftaufbereitung“ hinsichtlich Wirtschaftlichkeit, Leistungsfähigkeit, Qualität, Funktionalität und Lebensdauer. Energiesparende Techniken sorgen im Zusammenspiel mit einem fortschrittlichen Durchflussmanagement und speziellen Filterlösungen mit gleichbleibend niedrigem Differenzdruck für einen deutlich reduzierten Energieverbrauch und niedrige Betriebskosten.

Energierückgewinnung: Energie für andere Prozesse nutzen

Ein Hebel zur Verbesserung der Energieeffizienz ist die Nutzung der Wärme, die bei der Verdichtung von Druckluft in Kompressoren entsteht. 90 bis 95 % der aufgewendeten Energie werden im Verdichtungsprozess in Wärme umgewandelt, schätzen Fachleute. Es gibt zwei Möglichkeiten, die entweichende Energie für andere Prozesse im Unternehmen zu verwenden:

  • die Wärme direkt zum Heizen nutzen sowie
  • die Energie aus dem Ölkreislauf auskoppeln, um Wasser zu erhitzen.

Boge hat mit Duotherm ein Wärmerückgewinnungssystem zur Auskopplung von Wärme aus dem Ölkreislauf entwickelt. Auch Kaeser setzt auf die Energierückgewinnung: Bei einem Schraubenkompressor können bis zu 96 % der ihm zugeführten Energie zurückgewonnen werden, zeigt sich der Anbieter zuversichtlich.

Gardner Denver beziehungsweise Compair stellt Ultima vor, einen ölfreien Kompressor mit 75 bis 160 kW mit Wasserkühlung, der eine bis zu 12 % höhere Energieeffizienz gegenüber herkömmlichen zweistufigen Maschinen bietet und dessen Abmessungen um 37 % geringer ausfallen. Im Gegensatz zu herkömmlichen ölfreien Kompressoren, die über einen Einzelmotor und ein mechanisches Getriebe zum Antrieb der Nieder- und Hochdruckseite verfügen, nutzt Ultima das U-Drive-Konzept – zwei hocheffiziente drehzahlgeregelte Permanentmagnetmotoren.

Natürlich ist die Umstellung auf energieeffiziente Technik mit Investitionskosten verbunden. Weil jedoch die Amortisationszeit in aller Regel kurz ist, profitiert der Betreiber angesichts der hohen Lebensdauer von Pumpen und Kompressoren in den Folgejahren von beträchtlichen Einsparungen.

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