Energiesparen mit System

Dipl.-Ing. (FH) Erwin Ruppelt, Michael Bahr

Laut BDI sind die Industriestrompreise von Juli 2005 bis Juli 2006 im EU-Durchschnitt um 15 % gestiegen. Eine Trendwende zeichnet sich nicht ab, wie ein Blick auf die aktuelle Entwicklung zeigt. Zusätzlichen Handlungsdruck birgt die Klimaschutzdebatte. Die chemische Industrie trägt dieser Entwicklung mit der Selbstverpflichtung Rechnung, energiebedingte CO2-Emissionen bis 2012 um 45 bis 50 % (Basis: 1990) zu senken und zugleich den spezifischen Energieverbrauch um 35 bis 40 % zu reduzieren.

Energiepreisspirale und Treibhausthematik erfordern schnelle Maßnahmen. Von neuen, alternativen Techniken ist da kaum Abhilfe zu erwarten: Der Anteil regenerativer Energiequellen am Gesamtenergieaufkommen in Deutschland bewegt sich im einstelligen Prozentbereich, vieles befindet sich erst im Pilotstadium. Jedoch bietet eine andere Energiequelle größere, rasch realisierbare Möglichkeiten: konsequentes Energiesparen.

In der Druckluftversorgung lassen sich mit vorhandener Technik erhebliche Einsparerfolge erzielen: Das Effizienzpotenzial liegt in Europa bei durchschnittlich 33 %, wie 2001 eine EU-Studie ermittelte. Damals hatten Kompressoren in der EU mit 18 % den zweitgrößten Anteil am Gesamtenergieverbrauch industriell genutzter Motoren. Rund ein Drittel mögliche Einsparung summiert sich so bei durchschnittlichen EU-Energiepreisen zu rund 2,5 Mrd. Euro.

Wo genau liegen nun Einsparmöglichkeiten bei Druckluftanlagen? Nach einer im Rahmen der Initiative Druckluft effizient erstellten Diplomarbeit bieten weniger als 10 % aller Druckluftsysteme keine/minimale Energie-Einsparmöglichkeiten. Bei den meisten Systemen addierten sich Auffälligkeiten und Schwachpunkte zu Einsparpotenzialen zwischen 18 und 71 %.

Warum liegt vorhandenes Effizienzpotenzial oft brach? Viele Anwender sehen nur einen Ausschnitt des Gesamtsystems, wissen nicht, welch enorme Kostenentlastung konsequentes Energiesparen mit sich bringt. Kontraproduktiv sind Werbeaussagen auch mancher Anbieter, wonach der Austausch einzelner Systemelemente – etwa eines alten Kompressors gegen einen neuen mit Drehzahlregelung – die Energiekosten um 35 oder gar 45 % senken würde. Einzelkomponenten als Allheilmittel einzusetzen, führt – wenn überhaupt – nur zu bescheidenen Einsparerfolgen, wie die Praxis immer wieder zeigt. Spürbar und dauerhaft lässt sich der Energiebedarf eines Druckluftsystems dagegen nur mit ganzheitlicher Systemoptimierung senken.

Häufig stehen dem Energiespar-Ziel Größe und/oder mangelnde Überschaubarkeit des Betriebes und seiner gewachsenen Druckluftversorgung im Weg. So sind zuerst Möglichkeiten und Grenzen von Sparmaßnahmen auszuloten – natürlich ohne Kompromisse bei Betriebssicherheit und Druckluftverfügbarkeit.

Am Anfang steht die Kostenstruktur: Selbst in optimierten Druckluftsystemen verursacht der Energieaufwand für Drucklufterzeugung und -aufbereitung nahezu 70 % der Gesamtkosten. Dagegen erscheinen die Anschaffungskosten für Kompressoren und Aufbereitungsgeräte mit 18 % fast marginal.

Ganz wichtig ist es, den tatsächlichen Druckluftbedarf zu ermitteln. Dazu ist die Verbrauchsstruktur des Betriebes im Rahmen eines Druckluft-Audits genau zu untersuchen. Dies ist zum Beispiel mit der Analyse der Druckluft-Auslastung (ADA) schnell und einfach möglich: Aus den mit Datenloggern und PC-Unterstützung gewonnenen Daten ermitteln Druckluftfachleute Einsparpotenziale und Systemlösungen. Die Analyse beginnt bei den Anwendungen: Sie bestimmen Druck, Menge und Qualität der erforderlichen Druckluft. Großen Einfluss auf die Energieeffizienz haben Druckluftverteilung sowie Betriebs- und Gebäudestruktur. Die Analyse des Ist-Zustands muss auf jeden Fall die aktuellen Werte von Druckniveau(s), Druckabfall in Rohrleitungen und/oder Aufbereitungssystemen sowie Leckagen umfassen: Nur so lässt sich feststellen, ob dort zusätzliche Optimierungen erforderlich sind. Nicht zuletzt muss die Druckluft-Verbrauchsstruktur darüber Aufschluss geben, welche Kompressorsteuerungen und welche Druckluft-Managementsysteme im jeweiligen Fall am geeignetsten sind. Moderne übergeordnete Steuerungen wie Sigma Air Manager garantieren nicht nur sehr energieeffizientes Zusammenspiel aller Systemkomponenten. Sie sorgen zudem dauerhaft für Kostentransparenz, indem sie Energieflüsse und daraus resultierende Kosten sichtbar machen.

Welche Energie- und Kosteneinsparung ganzheitliche Systemoptimierung in der Praxis ermöglichen, zeigt etwa das Beispiel des Produktionswerks Kaufering der Hilti AG, wo unter anderem chemische Bauzusatzprodukte hergestellt werden. Bei der notwendigen Erweiterung der Druckluftversorgung zogen die Verantwortlichen ein Gesamt-Druckluftaudit mit anschließender Systemoptimierung der vermeintlich schnellen Lösung in Form eines – zunächst falsch ausgelegten – drehzahlgeregelten Kompressors vor.

Das Audit zeigte unter anderem, dass die vorhandenen Rohrleitungen optimal dimensioniert waren, allerdings ließ sich der erforderliche Maximaldruck mit modernen Kompressoren und einer zeitgemäßen übergeordneten Steuerung deutlich absenken. Die Drucklufterzeugung wurde auf mehrere Grund- und Spitzenlastkompressoren verteilt. Weitere Energieeinsparung erbrachte die Installation eines Wärmerückgewinnungssystems. Jährliche Folge-Audits sichern die dauerhaft reibungslose Funktion des Druckluftsystems und orten Leckagen. Die Druckluftkosten sanken nach der Optimierung um 38 % oder mehr als 41 000 Euro jährlich.

Noch mehr konnte die Firma Innomotive Systems Europe (ISE) im Werk Bergneustadt mit ganzheitlicher Systemoptimierung einsparen. Dort widmete man sich zunächst den Verbraucheranschlüssen und dem heute so gut wie leckagefreien Rohrleitungsnetz.

Wichtigster Schritt war aber die Entscheidung, von dezentraler auf zentrale Druckluftversorgung mit luft- statt wassergekühlten Kompressoren umzustellen und die Kompressorenabwärme zu nutzen. Die neue Kompressorenstation wurde nahe der Heizzentrale errichtet, um für das Wärmerückgewinnungssystem möglichst kurze Wege zu gewährleisten. Auch die Druckluftaufbereitung wurde in allen Details optimiert. Regelmäßige Audits halten Leckagen gering und machen die Druckluftkosten transparent. Der Erfolg: Eine Kostensenkung von 150 000 Euro pro Jahr bei steigenden Produktionszahlen und stetig sinkender Energieverbrauch für die Drucklufterzeugung.

Wirksames Optimieren der Druckluftversorgung ist nur in enger Zusammenarbeit zwischen Anwender und Druckluft-Systemanbieter möglich. Der Anwender muss detailliert darüber informieren, wofür genau er die Druckluft einsetzt. Nur dann kann der Druckluft-Partner, stets das Ganze im Blick, in ständiger Abstimmung mit dem Nutzer ein individuell auf dessen Anforderungen zugeschnittenes System planen und installieren. Die Erstinbetriebnahme der neuen Druckluftversorgung ist ein wichtiger Schritt hin zu optimaler Energieeffizienz, dem regelmäßig weitere folgen müssen: Hier hilft moderne Technik, denn zeitgemäße IT-basierte Druckluft-Managementsysteme wie Sigma Air Manager verfügen über weitreichende Audit-Funktionen, anhand derer sich die Arbeitsweise und Wirtschaftlichkeit des Gesamtsystems Druckluft lückenlos überwachen und dokumentieren lässt.

cav 403

Strompreisentwicklung laut BDI

VIK-Strompreisindex, Stand Juni 2007

Selbstverpflichtung der chemischen Industrie

IT erhöht Drucklufteffizienz