Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Sparfuchs statt Hans-Dampf

18.11.2008
Effiziente Energienutzung ist angesichts steigender Energiekosten das Diskussionsthema schlechthin. Besonders lohnend sind Einsparungen in wirtschaftlicher Hinsicht beim Druckluftsystem, weil im Kompressor prozessbedingt lediglich ein Bruchteil der elektrischen Leistung in Arbeitsleistung umgewandelt wird. Ressourcenschonende Druckluftlösungen sind daher gefragt.

In einem Kompressorraum brummt und rattert es den ganzen Tag an allen Ecken und Enden: Alle Kompressoren laufen ständig mit Volldampf. Was auf den ersten Blick nach einer optimalen Nutzung der Maschinen aussieht, entpuppt sich bei genauerem Hinsehen als pure Energieverschwendung. In der weitaus meisten Zeit wäre ein Volllastbetrieb der Druckluftanlage gar nicht nötig.

Kompressoranlagen oft überdimensioniert

„Oft liegen die Entscheidungen über die Größe der Kompressoren in den Betrieben viele Jahre zurück; heutigen Anforderungen genügt die Dimensionierung vielfach nicht mehr“, erläutert Reimund Scherff, Business Line Manager Oil-free Air bei Atlas Copco Kompressoren und Drucklufttechnik, eine häufige Ursache von verschwendeter Energie.

Die Auslegung der Druckluftstation spielt vor diesem Hintergrund nicht nur bei der Planung, sondern auch während des Betriebes eine immer wichtigere Bedeutung. Auslegungsfehler oder veränderte Betriebsbedingungen führen zwangsweise zu Energieverschwendung.

Wird etwa ein zu großer Kompressor eingesetzt, dann führt das zu langen Leerlaufzeiten, in denen die Energie verpufft. Selbst ein drehzahlgeregelter Kompressor, der falsch eingesetzt wird, verschwendet durch die entstehenden Regellöcher Energie. „Energieeffizienz nimmt einen immer wichtigeren Stellenwert ein“, bestätigt Jürgen Hütter, Leiter Produktmarketing bei Boge Kompressoren, die Dringlichkeit des Themas.

Steigende Energiepreise zwingen zu mehr Energieeffizienz

Wie heikel die Energieeffizienz von Druckluftsystemen ist, lässt sich leicht in Zahlen verdeutlichen: Um 1 kWh Arbeit zu erzeugen, werden 20 kWh elektrische Leistung benötigt. Der geringe elektrische Wirkungsgrad in Verbindung mit steigenden Energiepreisen hat klare Auswirkungen auf den Druckluft-Markt: „Die Nachfrage nach energetisch optimierten Drucklufttechnik-Komponenten wächst zusehends“, sagt Michael Bahr, Pressereferent bei Kaeser Kompressoren.

Um einen ersten Anhaltspunkt für die energieeffiziente Auslegung der Druckluftversorgung zu gewinnen, bietet sich der Einsatz so genannter Data-Logger-Systeme an. Sie ermöglichen es, eine Druckluftstation im Betrieb zu messen und so wichtige Betriebsinformationen zu erlangen. Mit einer solchen Momentaufnahme ist jedoch lediglich ein erster Schritt getan. „Betrachtet man nur einzelne Komponenten wird man selten nennenswertes Optimierungspotenzial finden, bei Betrachtung des Gesamtsystems kommt man zu beachtlichen Ergebnissen“, erklärt Boge-Spezialist Jürgen Hütter.

Ein wichtiger Ansatz zur Energieoptimierung von Druckluftsystemen bleiben weiterhin die Themen Steuerung und Drehzahlregelung, die sich kaum voneinander trennen lassen. „Bei schwankendem Druckluftbedarf muss aus Energieeffizienzgründen mindestens ein drehzahlgeregelter Kompressor je Station eingesetzt werden“, erläutert Reimund Scherff. Im Vergleich zu konstant laufenden Kompressoren seien durch die Drehzahlregelung Energieeinsparungen bis zu 35% möglich.

Leckagen beeinträchtigen Energieeffizienz deutlich

Das zweite große Thema bei der Betrachtung der Energieeffizienz in der Druckluftversorgung ist die Leckage. „Undichte Stellen wirken wie Düsen, aus denen die Luft mit enormer Geschwindigkeit austritt. Weil ausströmende Luft unsichtbar und geruchsneutral ist und keine direkte Gefahr darstellt, wird sie bisher meistens nicht mit ähnlicher Aufmerksamkeit behandelt wie ein Leck in einer Wasserleitung“, sagt Volker Thomassen, Produktmarketing-Manager bei Almig Kompressoren.

„Leckageverluste beeinträchtigen die Energieeffizienz von Druckluftsystemen mitunter ganz erheblich. So summieren sich die Druckluft- und somit die Energieverluste durch Leckagen in manchen Betrieben auf 20 bis 30%“, führt Michael Bahr von Kaeser aus.

Kompressoren werden energieeffizienter konstruiert

Ein Bereich, der in den kommenden Jahren weiter an Bedeutung gewinnen dürfte, ist die konstruktionstechnische Optimierung der Kompressoren, beispielsweise die Geometrien der Verdichterelemente. Angesichts der enormen Potenziale bei Steuerung und Leckage steht das Thema derzeit zwar noch im Hintergrund, positive Beispiele gibt es aber jetzt schon. Atlas Copco etwa hat bei den neuen öleingespritzten Schraubenkompressoren der GA-Baureihe durch mehrere konstruktive Verbesserungen den Energiebedarf um 11% verringert.

Allein die neuartige Konstruktion des Verdichtungselementes ist für die Hälfte der Einsparungen verantwortlich. Sichergestellt wird das durch ein innovatives Schraubenprofil. Darüber hinaus wurden der Wasserabscheider ins Kühlsystem integriert, drehzahlgeregelte Lüftermotoren eingesetzt und die Standzeit des Ansaugfilters verdoppelt.

Ein weiterer Ansatzpunkt zur Optimierung von Druckluftsystemen ist die Verdichtungswärme der Kompressoren: Die Zusatzinvestition für eine Wärmerückgewinnung rechnet sich meistens sehr schnell, wie die Experten einhellig bestätigen.

Intelligente Lösungen bei den Drucklufttrocknern und die richtige Dimensionierung der Verteil- und Anschlussleitungen sind weitere Punkte, die Atlas-Copco-Spezialist Reimund Scherff ins Spiel bringt. Sinnvoll ist eine Optimierung jedoch nur, wenn das Gesamtsystem betrachtet wird – wobei der zwangsläufig höhere Preis für effizientere Druckluftstationen wieder relativiert wird. „Wenn der Kunde das Gesamtsystem betrachtet, ist er gewillt, einen ‚höheren Preis’ für ein energetisch günstigeres Produkt auszugeben“, bestätigt Volker Thomassen von Almig.

Trend zu mehr Energieeffizienz hält an

Dass die Verbesserung der Drucklufttechnik-Komponenten in Richtung Energieeffizienz weitergehen wird, steht für Michael Bahr von Kaeser außer Frage: „Das verbindliche Ziel für jede unserer Neuentwicklungen ist, noch energieeffizienter zu sein als das jeweilige Vorgängerprodukt.“

„Durch die weiter steigenden Energiekosten werden die Forderungen nach energieeffizienteren Kompressoren steigen und auch Kompressoren mit niedrigeren Antriebsleistungen einschließen“, nennt Jürgen Hütter von Boge als einen zukünftigen Trend.

Potenzial sieht man bei Almig in der Optimierung der drehzahlgeregelten Antriebe. Der Einsatz von sogenannten Epam-(Electroactive-Polymer-Artificial-Muscle-) Motoren bietet nach Einschätzung von Thomassen Möglichkeiten, den Wirkungsgrad weiter zu erhöhen. Bei den Kompressoren, die durch Epam-Motore angetrieben werden, wird das Magnetfeld durch Permanentmagnete im Rotor erzeugt. „Der Nutzen dieser Motorentechnologie liegt darin, dass neben der hohen Energieeffienzeinstufung auch ein unschlagbarer Vorteil im Bezug auf Größe und Gewicht gegeben ist,“ so Thomassen.

Steuerungen bieten noch Potenzial für mehr Energieeffizienz

Kaeser setzt für die Zukunft unter anderem bei der Optimierung der anlageninternen Steuerungen an. Ziel dabei ist einerseits eine noch einfachere Bedienung, andererseits eine weitere Verringerung von Maschinen-Leerlaufzeiten und noch bessere Kommunikation mit übergeordneten Leitsystemen. „Zukünftig werden zusätzliche Anforderungen in Richtung Monitoring und Fernwartung gestellt werden“, bestätigt Jürgen Hütter von Boge die Relevanz von Fernzugriffen auf Druckluftanlagen auch für die Entwicklungstätigkeit in seinem Unternehmen.

Irgendwann in der nahen Zukunft: In einem Kompressorraum schnurrt es leise. Ein Teil der Kompressoren ist abgeschaltet, der restliche Teil versieht unauffällig seinen Dienst. Vor der Druckluftstation ist ein Flachbildschirm aufgebaut, der eine Prinzipskizze der Anlage mit ihren aktuellen Werten abbildet. Aus der Ferne ein Rechner greift auf die Station zu. Der Flachbildschirm zeigt „Energieeffizienz: optimal“.

Frank Fladerer | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/betriebstechnik/drucklufttechnik/articles/154586/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht Ifremer entwickelt autonomes Unterwasserfahrzeug zur Untersuchung der Tiefsee
24.02.2017 | Wissenschaftliche Abteilung, Französische Botschaft in der Bundesrepublik Deutschland

nachricht Baukasten-System für die Linienfertigung: Die VL-Baureihe von EMAG
21.02.2017 | EMAG GmbH & Co. KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie