Drucklufttechnik

Mehr Effizienz in der Druckluft durch Abwärmenutzung

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Wasser mit Abwärme der Druckluft auf bis zu 90 °C erhitzbar

Auch höhere Wassertemperaturen von bis zu 90 °C lassen sich erreichen, was aber höheren Energie- und Wartungsbedarf des Kompressors verursacht. Zudem können bei den dann erhöhten Rücklauftemperaturen (oft circa 70 °C) nicht mehr die möglichen 96 % der Kompressor-Leistungsaufnahme als Wärme zurückgewonnen werden.

  • In fluidgekühlten Schraubenkompressoren beeinflusst die Wärmerückgewinnung die primäre Kühlung üblicherweise nicht. Dank Steuerung über zwei Thermoventile wird dafür gesorgt, dass im Fluid-Wasser-Wärmtauscher keine Wärme an den Kompressor übertragen wird. Ansonsten ist das System selbststeuernd. Bei fehlendem Wärmebedarf wird statt des Kühlers der Wärmerückgewinnung automatisch der Primärkühler des Kompressors angesteuert.
  • Bei primär wassergekühlten trocken verdichtenden Schraubenkompressoren herkömmlicher Bauart hingegen sind Sicherheit und Druckluftverfügbarkeit noch ausbaufähig. Das liegt unter anderem daran, dass die Wärmerückgewinnung direkt in den Kühlprozess des Kompressors eingreift, indem sie dessen Primärkühler nutzt. Zudem ist wegen hoher Druckluft-Austrittstemperaturen oft ein zweiter Nachkühler und bei ausbleibender Wärmeabnahme für zusätzliche Nachkühlung ein bauseitiger Sicherheitswärmetauscher notwendig.

Mittlerweile gibt es auch primär wassergekühlte trocken verdichtende Schraubenkompressoren mit einem ähnlichen Sicherheitssystem (Bild 2) wie bei fluidgekühlten Anlagen. Es ist in den Kompressor integriert und gewährleistet unabhängig von der Abwärmenutzung zuverlässige Drucklufterzeugung ohne großen bauseitigen Aufwand.

Für verlässliche und effiziente Druckluftaufbereitung kann darüber hinaus noch ein zweiter Wärmetauscher eingebaut werden. So ist letzten Endes eine Energieausbeute in Höhe von bis zu 96 % der elektrischen Leistungsaufnahme des Kompressors möglich.

36 % der Heizkosten durch Nutzen der Kompressorabwärme gespart

Welche Effizienzsteigerungen mit gezielter Wärmerückgewinnung bei Schraubenkompressoren möglich sind, zeigt das Beispiel aus der Praxis eines Mühlenbetriebs. Der Vergleich der Jahre 2007, als noch ohne Nutzung der Kompressorabwärme gearbeitet wurde, und 2011 spricht für sich: Bei der Gasheizung konnten insgesamt 552.000 kWh eingespart werden. Diese Ersparnis entspricht beachtlichen 36 % der gesamten Heizkosten des Betriebs.

Im Jahresdurchschnitt ist es gelungen, 52 % der Kompressorleistungsaufnahme für Heizzwecke gewissermaßen ein zweites Mal zu nutzen; der Spitzenwert betrug 71 %. Das folgende Diagramm (Bild 3) veranschaulicht den Energieverbrauch und die erzielten Einspareffekte.

Bereits einzelne Maßnahmen können zur Erhöhung der Energieeffizienz des Druckluftsystems und entsprechender Kostensenkung beitragen. Wer aber eine umfassende Optimierung anstrebt, sollte das System ganzheitlich betrachten und entsprechend handeln.

Dabei ist es ratsam, alle Maßnahmen zur Steigerung der Drucklufteffizienz im Rahmen eines ganzheitlichen Energie- und Gebäudemanagements zu planen und durchzuführen. Auf diese Weise lassen sich alle Einsparpotenziale und Synergien weitestgehend erfassen, umsetzen und schließlich nutzen.

Literatur

  • [1] Know-how-Defizit bei Energieeffizienz. In: P&Aweek, 21.03. (2012), S. 2

* Dipl.-Ing. (FH) Erwin Ruppelt ist leitender Projektingenieur der Kaeser Kompressoren GmbH in 96410 Coburg, Michael Bahr ist Pressereferent im selben Unternehmen

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