Energieeffizient

Michael Bahr

Druckluft eröffnet der Chemie- und Verfahrenstechnik zahlreiche Vorteile. Ihre Erzeugung gerät aber durch die Preisentwicklung am Strommarkt zunehmend unter Kostendruck. Von Januar 2003 bis Januar 2007 wurde Elektrizität für industrielle Großabnehmer in Deutschland um etwa 45 % teurer – und die Preisspirale dreht sich weiter. Energiesparende Komponenten, ganzheitliche Planung und Systemoptimierung schaffen hier Abhilfe.

Drucklufteffizienz kann nur optimieren, wer die Kosten des Druckluft-Gesamtsystems (engl.: Life Cycle Costs (LCC)) betrachtet. Den Löwenanteil beanspruchen auch bei optimal ausgelegten Systemen die Energiekosten. Für energiesparende, zuverlässige Druckluftversorgung sind effiziente Systemkomponenten wie Kompressoren und Steuerungen unabdingbar.

Was leistungsfähige, energieeffiziente Komponenten heute bieten, zeigen etwa die Schraubenkompressoren der Kaeser-Baureihen DSD, DSDX und FSD mit Liefermengen von 13 bis 57 m³/min (bei 7,5, bzw. 8 bar). Diese Anlagen sparen Energie gleich fünffach, und zwar mit

Auch das Kühlsystem trägt zum Energiesparen bei: In luftgekühlten Schraubenkompressoren neuester Bauart saugt ein Radiallüfter kalte Umgebungsluft durch die Kühler. Diese wird nicht von warmen Bauteilen vorerwärmt und erzielt optimale Kühlwirkung. Niedrige Druckluft-Austrittstemperatur sowie erhöhte Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit nachgeschalteter Aufbereitungskomponenten sind das Ergebnis. Das Luft-Kühlsystem arbeitet auch bei extremen Umgebungstemperaturen von bis zu +45 °C problemlos und ist vor allem auch um bis zu 60 % kostengünstiger als Wasserkühlung. Die Vorteile der Luftkühlung lassen sich heute bis zu einer Antriebsleistung von 315 kW nutzen.

Weitere Vorteile bietet der modulare Aufbau der Anlagen. Den Kern bildet stets der Schraubenkompressor. Die DSD-Modelle etwa lassen sich bei Bedarf mit einem thermisch abgeschirmten Kältetrocknermodul ergänzen. So ist effiziente Drucklufterzeugung und -trocknung auf kleiner Stellfläche möglich.

Ist Drehzahlregelung vorteilhaft, besteht die Möglichkeit, Kompressoren mit Frequenzumrichter-Modul zu liefern. Innerhalb eines großen Regelbereichs passt sich dann die Förderleistung stets optimal und energiesparend dem Druckluftverbrauch an.

Meist reichen aber Kompressoren mit Volllast- oder Leerlauf-, Aussetzsteuerung (Dualregelung) aus, um auch im Einzel- oder Verbundbetrieb energiesparend zu arbeiten, das heißt, Leerlaufzeiten zu minimieren. Kaeser-Schraubenkompressoren nutzen dafür Sigma Control. Diese Steuerung auf Industrie-PC-Basis verringert zudem den Wartungsaufwand, erhöht Betriebssicherheit sowie Verfügbarkeit und vereinfacht die Bedienung des Kompressors. Zugleich ermöglicht sie optimale Anbindung an übergeordnete Druckluft-Managementsysteme wie den Sigma Air Manager (SAM).

SAM stimmt die Leistung von bis zu 16 Kompressoren optimal aufeinander und auf den jeweiligen Druckluftverbrauch ab. Als Kernelement erfasst eine hocheffiziente Druckbandsteuerung mit sensiblen Sensoren die Druckwerte und steuert die Kompressorenstation in den engen Grenzen des schmalen Druckbands sehr energieeffizient. SAM basiert ebenfalls auf einem Industrie-PC und lässt sich leicht in vorhandene Computernetzwerke einbinden. Der integrierte Webserver macht sämtliche Betriebsdaten auf jedem internetfähigen PC sichtbar. Mit einem zusätzlichen Langzeit-Analysetool lassen sich Netzdruck, Last- und Leerlaufverhalten, Energieverbrauch und Auslastung der Kompressoren bis zu einem Jahr zurückverfolgen und auswerten. So wird regelrechtes Druckluft-Controlling möglich. SAM macht die Kompressorenstation zudem teleservice- und somit ferndiagnosefähig.

Für effiziente Drucklufterzeugung sind leistungsfähige Systemkomponenten jedoch nur ein Aspekt. Als Erstes ist der Bedarf des Anwenderbetriebs exakt festzustellen. Die computergestützte Druckluftbedarfsanalyse ermittelt und speichert alle Betriebsdaten wie Verbrauchs- und Druckwerte. So lässt sich die individuelle Verbrauchsstruktur über die Zeit genau analysieren und – etwa für Neuplanungen – auch hochrechnen.

Bei der Analyse sind absehbare Produktionssteigerungen, Betriebserweiterungen und andere Bedingungen wie Betriebssicherheit, Verfügbarkeit, Betriebsstruktur, Räumlichkeiten, Umweltschutzauflagen, Klima- und besondere Einsatzbedingungen ebenfalls weitestgehend zu berücksichtigen. Nicht nur bei der Analyse, sondern auch beim Planen von Druckluftstationen leistet der PC wertvolle Hilfe. Speziell abgestimmte Planungs- und Optimierungssoftware erlaubt es, künftigen Druckluftverbrauch zu prognostizieren und verschiedene Systemvarianten miteinander zu vergleichen. Die Planung darf aber nicht nur Zahlen liefern. Sie muss auch beurteilen können, wie gut das Druckluft-Leitungsnetz aufgebaut ist, wie die Kühlung der Kompressoren, wie Be- und Entlüftung der Station auszusehen haben, welche Funktionsaufteilung der Kompressoren und welche Druckluftaufbereitung jeweils vorzu- ziehen ist.

cav 431

Vergleich der industriellen Strompreise in der EU – Stand 01.01.07

Schraubenkompressoren-Baureihe FSD

Schraubenkompressoren DSDX