Ressourcen schonende Konzepte für die Druckluft-Erzeugung

In einem Rohrsystem zischt und dampft es, an verschiedenen Stellen quellen Rauchwolken auf – gerade so, als wären die Rohrleitungen nicht in einem Industriebetrieb, sondern in einem Dampfbad beheimatet.

Ein Bild wie dieses, das beim Betrachter leicht den Eindruck einer orientalischen Entspannungs- und Reinigungszeremonie oder einer altertümlichen Dampfmaschine hervorrufen kann, bringt im betrieblichen Alltag erhebliche Nachteile: Die Energie verpufft hier im wahrsten Sinne des Wortes.

Wie heikel die Effizienz von Druckluftsystemen ist, lässt sich leicht in Zahlen verdeutlichen: Um 1 kWh Arbeit zu erzeugen, werden 20 kWh elektrische Leistung benötigt.

94% der Energie, die der Anwender einem Druckluftsystem zuführt, werden in Wärmeenergie umgewandelt. Lediglich 4% stehen für die Arbeitsleistung zur Verfügung. Die restlichen 2% verflüchtigen sich über Konvektion.Deshalb ist es besonders wichtig, die Energie bestmöglich einzusetzen.

Druckluftanlage muss als Gesamtsystem gesehen werden

„Wichtig ist es, eine Druckluftanlage als Gesamtsystem zu betrachten – von den Kompressoren, also der Drucklufterzeugung, über die Aufbereitung und Verteilung bis hin zum Verbraucher. Das richtige Zusammenspiel der einzelnen Komponenten ist ein wichtiger Faktor zum energieeffizienten Betrieb der Gesamtanlage“, erläutert Wolf D. Meier-Scheuven, Geschäftsführer von Boge Kompressoren.

Für Peter Otto, Geschäftsführer der Postberg + Co. GmbH, fängt die Energieoptimierung bei der Kenntnis des tatsächlichen Verbrauchs an.

„Messen ist Wissen.Ein Messwert alleine hat jedoch keine Aussagekraft, dazu benötigt der Anwender in der Praxis die Analyse der Messdaten und den Vergleich zu guten Werten, das sogenannte Benchmarking.“

In die gleiche Kerbe schlägt Erwin Ruppelt, leitender Projektingenieur bei Kaeser Kompressoren: „Schon Ende der 1980er-Jahre führten wir Auditierungssysteme ein, die den Kunden in die Lage versetzen, den Ist-Zustand seiner Druckluftversorgung exakt einzuschätzen und Schwachpunkte gezielt zu erkennen.“

Der Messservice von Postberg und der „Aireport“ von Boge sind zwei weitere Beispiele für Mess- und Reporting-Serviceleistungen, die mittlerweile zu den Standardangeboten sowohl der Hersteller als auch herstellerunabhängiger Dienstleister gehören.

Um die energietechnischen Stolperfallen in einem Druckluftsystem zu beheben, sollte systematisch vorgegangen werden. Eine gute Reihenfolge besteht aus Messen, Analyse, Schwachstellensuche, Beseitigen der Mängel und anschließendem erneuten Messen.

Aufspüren von Leckagen als Ausgangspunkt der Optimierung

Ein wichtiger Schritt zu Anfang ist die Überprüfung von Leckagen, beginnend bei den Abnahmestellen, an denen erfahrungsgemäß der größte Verlust herrscht. Ebenfalls großes Potenzial bietet die Erfassung des tatsächlichen Druckluftbedarfs.

„Eine ungünstige Anlagenauslegung kann nicht nur zu einem höheren Energieverbrauch, sondern auch zu einem höheren Wartungsaufwand führen“, erklärt Meier-Scheuven.

Oft wird der Druckluftbedarf schlicht und einfach überschätzt. Abhilfe können moderne Kompressor-Steuerungen schaffen, die die Drucklufterzeugung sehr effektiv auf das tatsächlich benötigte Maß zurückführen können.Die Kompressoren passen sich mit der geeigneten Steuerung schon bei einer minimalen Druckveränderung von 0,1 bar an den neuen Bedarf an.

Energieeffiziente Kompressorsteuerungen schon länger am Markt

Ein Beispiel für eine energieeffiziente Kompressorsteuerung liefert Kaeser mit Sigma-Control bereits seit den 1990er-Jahren. Seit dieser Zeit wird die Verdichtersteuerung auf Industrie-PC-Basis ständig weiterentwickelt.

Zusätzlich steht der Sigma Air Manager (SAM) zur Verfügung, ein Druckluft-Managementsystem für bis zu 16 Kompressoren. Der SAM baut ebenfalls auf einer Industrie-PC-Architektur auf.

Er soll es dank einer sogenannten Druckbandsteuerung erlauben, mit einem schmalem Druckband den Maximaldruck im System möglichst stark abzusenken – mit entsprechender Sparwirkung beim Energiebedarf.

Ähnlich bedeutend wie die Steuerung der Kompressoren ist das Thema Drucklufttrocknung. Donaldson legt seine Trocknerbaureihen auf eine verbrauchsabhängige Arbeitsweise aus.

Zu diesem Zweck sind die Anlagen mit Steuerungen ausgestattet, die den Angaben zufolge im Vergleich zu konventionellen Geräten mehr als 50% Energie einsparen können. Kaeser setzt darüber hinaus bei der Drucklufttrocknung auf Trockner, die über große Kältespeicher verfügen.

Die sogenannten Secotec-Trockner passen die Kälteleistung dem tatsächlichen Luftverbrauch an und sparen nach Herstellerangabe im Vergleich zu Heißgas-Bypass-Systemen bis zu 70% Energie.

Reduzierung von Widerständen senkt Energieverbrauch

Ein anderer Ansatzpunkt für die Reduktion der Energiekosten ist die Verringerung der systemimmanenten Widerstände. Bei der Filtertechnik hat Donaldson vor kurzem eine neue Generation seiner Ultra-Filter vorgestellt, die einen sehr niedrigen Differenzdruck aufweisen.

Das Unternehmen gibt einen Wert von rund 250 mbar an – gegenüber 450 bis 500 mbar bei handelsüblichen Filtern. Bei einem Volumenstrom von 1100 m3/h könne der Anwender durch den Einsatz von Ultra-Filtern pro Jahr rund 1100 Euro Energiekosten sparen.

Eine eher untergeordnete Rolle bei der Optimierung eines Systems sollte die Höhe der Anschaffungskosten für die Druckluftkomponenten spielen.

Susanne Fulko, Marketing-Managerin bei Donaldson, erklärt: „Der Anwender sollte sich darüber im Klaren sein, dass der Großteil der Lebenszykluskosten einer Druckluftanlage – in Zahlen: 65 bis 70% – Energiekosten sind. Die Investitionen inklusive Kapitaldienst machen nur knapp 20% aus.“

Das bedeute: „Es lohnt sich, jede einzelne Komponente innerhalb eines Druckluftsystems im Hinblick auf den Energieverbrauch auszuwählen.“

Als Fazit und Ausblick in die Zukunft soll, wie bereits zu Eingang, ein Bild dienen: Das gleiche Rohrsystem. Stille. Keine Dampfwolken sind mehr sichtbar. Es handelt sich nun um ein leckagefreies Druckluftsystem. Es spart dem Betreiber Geld und der Umwelt Ressourcen.