Kleiner Kniff, großer Effekt

Energieeffizienzmaßnahmen in der Druckluftversorgung

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07.10.2008 Wenn die Druckluftversorgung ohne Probleme läuft, sehen viele keinen Handlungsbedarf für Investitionen. Da aber die Energiekosten zur Erzeugung der Druckluft über 80Prozent der Gesamtkosten solcher Anlagen ausmachen, lohnt es sich, genau hinzuschauen. Und: Auch für kleine und mittelständische Unternehmen gibt es lukrative Fördermöglichkeiten.

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Entscheider-Facts Für Betreiber



  • Die Industrie investiert oft nur schleppend in Maßnahmen zur Energieeffizienz.
  • Wirtschaftsministerium und KfW haben einen Sonderfonds aufgelegt, mit dem Unternehmen Effizienzberatung und Investitionsmaßnahmen für Energieeffizienz fördern.
  • Im Bereich der Druckluftversorgung gibt es zahlreiche Hebel für Effizienzmaßnahmen. Dazu gehören Leckagen, Drehzahlregelung von Kompressoren und Druckluftkältetrocknern, übergeordnete Steuerungen, Abwärmenutzung usw.

Mit dem im September 2007 aufgestellten Nationalen Energieeffizienz-Aktionsplan (EEAP) verfolgt die Bundesrepublik Deutschland ehrgeizige Ziele zur Verminderung des CO2-Ausstoßes. Basis dieses Aktionsplans ist die EU-Richtlinie „Endenergieeffizienz und Energiedienstleistungen“ (2006/32/EG). Bis 2016 soll der Endenergieverbrauch im Land um neun Prozent sinken, bezogen auf den jährlichen Durchschnittsverbrauch von 9412Petajoule (PJ = 1Billiarde oder 1015Joule) – das sind rund 2614Milliarden Kilowattstunden – in den fünf Jahren vor Umsetzung der Richtlinie. Als wirtschaftlich erschließbares Potenzial über alle Sektoren wird eine Verbrauchssenkung um 1246PJ genannt, dies sind sogar 13,2Prozent. Auf das produzierende Gewerbe entfallen davon 352PJ oder rund 98Milliarden Kilowattstunden. Zum Vergleich: Das RWE-Grundlastkraftwerk Weisweiler erzeugt pro Jahr mehr als 18Milliarden Kilowattstunden, wozu rund 22Millionen Tonnen Braunkohle verfeuert werden.

„Innovative Energieeffizienztechnologien sind die wirksamste und kostengünstigste Maßnahme für eine sichere und klimaverträgliche Energieversorgung“, sagte deshalb zu Jahresbeginn auch Michael Glos, Bundesminister für Wirtschaft und Technologie. Insbesondere sieht er große Einsparpotenziale bei den Energiekosten in mittelständischen Unternehmen. „Dadurch lassen sich auch die Belastungen durch steigende Energiepreise abfedern“, so Glos weiter. Dass Investitionen in eine bessere Energieeffizienz dennoch nur sehr schleppend erfolgen, liegt Experten zufolge daran, dass die Energiekosten in der überwiegenden Zahl der Betriebe kein großes Gewicht an den Gesamtkosten haben. Zudem stünden solche Investitionen in Konkurrenz zu möglichen im Kerngeschäft – und unterlägen damit einer vergleichsweise hohen Renditeerwartung.

Fördermöglichkeiten erleichternInvestitionen in Energieeffizienz

Um insbesondere in kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMU) Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz zu fördern, wurde im Februar dieses Jahres aufgrund einer gemeinsamen Initiative des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie sowie der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) ein Sonderfonds aufgelegt. Daraus wird ein Zuschuss für die Beratung und ein zinsgünstiges Darlehen für Investitionen gewährt. Bei der Effizienzberatung wird unterschieden zwischen einer

  • Initialberatung, bei der energetische Schwachstellen im Unternehmen untersucht und Informationsdefizite abgebaut werden, und einer
  • Detailberatung, wobei eine vertiefende energetische Analyse zur Erstellung eines Konzeptes für verbrauchssenkende Maßnahmen mit ökonomischer und ökologischer Bewertung erfolgt.

Die Förderung sieht einen Zuschuss von maximal 80Prozent des förderfähigen Honorars von 1600Euro bei der Initialberatung vor, bei der Detailberatung 60Prozent von 8000Euro. Der Antrag kann über die von der KfW zugelassenen Regionalpartner vor Ort erfolgen, etwa über Kammern, Wirtschaftsfördergesellschaften oder Energieagenturen. Die Beratung selbst erfolgt durch akkreditierte Energieberater.
Die zweite Komponente des Fonds sieht ein zinsgünstiges Darlehen vor, welches die kompletten Investitionskosten von maximal 10Millionen Euro abdecken kann, bei Laufzeiten von 5, 10 und 20Jahren. Anträge nehmen wie bei der Beratung die Regionalpartner an, die jeweilige Hausbank wickelt den Kredit ab. Ein Darlehen ist dabei nicht zwingend an eine vorausgehende Beratung gekoppelt. Voraussetzung ist aber eine Verbrauchssenkung um 20Prozent des bisherigen Durchschnittsverbrauches bei Ersatzinvestitionen und in Höhe von 15Prozent gegenüber dem Branchendurchschnitt bei Neuinvestitionen.

Ein Blick auf die Drucklufterzeugung lohnt sich

Bevor man den unabhängigen Energieberater ins Werk holt, lohnt sich vorab schon einmal der Blick auf die Druckluftversorgung. Selbst wenn diese bislang zufriedenstellend arbeitet, besteht oft Handlungsbedarf. Alleine Leckagen oder ein zu hoher Netzdruck treiben die Stromkosten nach oben – und die machen den Löwenanteil der Gesamtkosten der Drucklufterzeugung aus. Wer also seine Energiekosten senken will, kann bei der Druckluft einiges erreichen.

Wie aber lässt sich das auch quantitativ ermitteln? Atlas Copco bietet hier ein Audit der Druckluftversorgung mit dem Namen AIR-Scan an, das von jedem Unternehmen individuell zusammengestellt werden kann. So lässt sich beispielsweise nur das Potenzial des Einsatzes drehzahlgeregelter Kompressoren ermitteln oder aber das gesamte Druckluftsystem untersuchen.
Bei der energetischen Betrachtung der Drucklufterzeugung ist die Kenntnis des Verbrauchsprofils wichtig. Sobald man den Verbrauch genau kennt, wozu in der Regel das Mitschreiben über eine Woche genügt, lässt sich der Energieeinsatz mit Hilfe der technischen Daten neuer Kompressoren berechnen und mit dem vorliegenden Verbrauch vergleichen. Auf Basis der konkret vorliegenden Energiekosten lässt sich so das Sparpotenzial bestmöglich ermitteln. In den meisten Fällen wirft eine drehzahlgeregelte Kompressoranlage den größten Gewinn ab. Der Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e. V. (ZVEI) hat ermittelt, dass sich durch den Einsatz energieeffizienter elektrischer Antriebstechnik der Energieverbrauch um rund 27,5Milliarden Kilowattstunden senken lässt. Drehzahlgeregelte Motoren sind zu etwa 80Prozent dafür verantwortlich, Energiesparmotoren (EFF1) zu 20Prozent.

Drehzahlregelung und übergeordnete Steuerung helfen Energie zu sparen

Wer mehrere Kompressoren einsetzt, darunter mindestens einen drehzahlgeregelten, kann mit einer übergeordneten Steuerung den Energieverbrauch um weitere fünf Prozent reduzieren, in Einzelfällen sogar um deutlich mehr. Denn über eine solche Verbundsteuerung wird nicht nur möglichst genau immer so viel Druckluft erzeugt, wie benötigt. Mit moderner Regelungstechnik lassen sich insbesondere die drehzahlgeregelten Maschinen nicht nur der Reihe nach an- und ausschalten, sondern immer nahezu im effizientesten Arbeitspunkt betreiben. Bei einer solchen aktiven Regelung kommunizieren die Steuerungen der einzelnen Kompressoren mit dem übergeordneten Regelungssystem über den auch in der Automobilindustrie häufig verwendeten CAN-Bus.

Sparpotenzial besteht zudem nicht nur im Bereich der Kompressoren. Druckluftkältetrockner werden ebenfalls drehzahlgeregelt angeboten und verfügen über eine Drucktaupunktsteuerung, die den tatsächlichen Umgebungsverhältnissen folgt. Auch wenn der Kältetrockner nur rund drei Prozent der elektrischen Leistung eines Kompressors benötigt, sinkt so doch der Trocknerverbrauch um bis zu 30Prozent. Adsorptionstrockner dagegen werden benötigt, um einen sehr niedrigen Drucktaupunkt von -20 oder -40°C zu erreichen. In der Druckluft bildet sich Kondenswasser erst beim Unterschreiten dieser Taupunkttemperatur. Um den Energieverbrauch zu senken, sollten auch Adsorptionstrockner eine Taupunktsteuerung besitzen. Und grundsätzlich sollte man immer überlegen, welche Qualität wirklich notwendig ist. Denn je mehr Aufwand erforderlich ist, um die Druckluft aufzubereiten, umso mehr Energie wird benötigt, und desto mehr Kosten fallen an.
Wer in festen Abständen ein Auge auf die Druckluftfilter wirft, kann feststellen, ob sich der Druckabfall noch in einem wirtschaftlich vertretbaren Bereich befindet. 0,1bar treiben den Energieverbrauch um 0,7Prozent nach oben. Auch bei Koaleszenzfiltern sollte mindestens einmal jährlich die Filterpatrone gewechselt werden, um einer Versprödung vorzubeugen.
Ein nicht zu vernachlässigender Punkt ist auch die Verteilung der Druckluft, die regelmäßig auf einen Druckabfall hin überprüft werden sollte. In der Praxis tritt recht häufig der Fall ein, dass nach und nach immer mehr Verbraucher an eine Leitung angeschlossen werden, so dass der zur Verfügung stehende Leitungsquerschnitt nicht mehr ausreicht. Da die Volumenstromerhöhung quadratisch in die Berechnung eingeht, führt das zu einem oft dramatischen Druckabfall im Netz. Bei einer um 20Prozent höheren Last fällt der Druck um 44Prozent. Auch Leckagen müssen immer wieder beseitigt werden, besonders an Anschlusspunkten mit plastischem Material. Vor allem Hitze und Vibrationen erhöhen die Leckagegefahr.

Kraft-Wärmekopplung macht auch bei Kompressoren Sinn

Aufgrund der hohen Brennstoffpreise ist die Wärmerückgewinnung bei Kompressoren wirtschaftlich sehr interessant. Denn da rund 90Prozent der Verdichterleistung bei der Drucklufterzeugung in Wärme umgesetzt werden, kann diese Energie mit Hilfe der Wasserkühlung zurückgewonnen werden. Öleingespritzte Verdichter können Wassertemperaturen von 60°C zur Verfügung stellen, die ölfrei verdichtenden Schraubenkompressoren sogar von 90°C. Wer seine Werks-halle mit einer Fußbodenheizung betreibt, kann so leicht zumindest teilweise den Bedarf an Heizenergie senken. Die Abwärme der Kompressoren lässt sich übrigens umso besser nutzen, je größer die Temperaturdifferenz zwischen Nutzmedium – also etwa dem Wasser im Heizkreislauf – und dem Kompressorenkühlwasser ist. Im Zweifel sollte also lieber die Niedertemperaturheizung angeschlossen werden als die Brauchwassererwärmung für die Duschen.

Auch luftgekühlte Kompressoren erlauben eine einfache Nutzung der Abwärme. Denn die warme Abluft lässt sich einfach direkt in die zu beheizenden Räume führen. Sinnvoll kann es auch sein, sie als Zuluft für Verbrennungsöfen einzusetzen oder zum Vorwärmen von Prozessluft in der Verfahrenstechnik.

Fazit: Es gibt zahlreiche, und auch kostengünstige Maßnahmen um den Energiebedarf bei der Drucklufterzeugung zu senken. Für Analysen und auch Investitionen in Effizienzmaßnahmen gibt es auch für kleine und mittelständische Unternehmen Förderprogramme der Bundesregierung.

Heftausgabe: Oktober 2008

Über den Autor

Reimund Scherff , Business Line Manager Oil-free Air
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