Artikel Herausforderungen, Technologien und Energieeffizienz bei Kompressoren und Vakuumpumpen

CT: Welche anwendungstechnischen Herausforderungen prägen die Entwicklung bei Kompressoren derzeit am meisten?

Brand: Für die Kompressoren sind anwendungstechnische Herausforderungen um das Thema Energie und Energieträger zu sehen. Bei der Verbrennung konventioneller Energieträger wie Kohle, Erdgas oder Erdöl wird gerade an der Entwicklung von CO2-freien Kraftwerken mit der Abspaltung von CO2 geforscht. Zusätzlich sind bei den drei Abspaltungsprozessvarianten von CO2 Kompressoren im Spiel, die den Prozess der Trocknung, Entstaubung, Entschwefelung des aggressiven Gases vor und nach der Verbrennung und ggf. der Zuführung von Sauerstoff bzw. vergaster Kohle am Laufen halten. In diesem Zusammenhang wird auch daran gearbeitet, Kompressoren an den nach der Abspaltung erfolgenden CO2-Transport in Pipelines oder per Schiff sowie die CO2-Injektion in z.B. leere Erdgasfelder anzupassen.

Bei der Förderung konventioneller Energieträger wie Erdöl oder Erdgas gehen die Lagerstätten zur Neige, sodass z.B. Luft unter erhöhtem Druck in die Lagerstätten gedrückt werden muss, um noch vorhandene Reserven zu extrahieren. Für diese erhöhten Drücke werden die Kompressoren ständig weiterentwickelt. Eine weitere anwendungstechnische Herausforderung für Kompressoren hängt mit regenerativen Energien zusammen. Die Fermentierung von Biogas wird beispielsweise durch die Kompressoren unterstützt, wobei auch Kohlendioxid, Wasser und Schwefelwasserstoff entsteht. Gerade der Schwefelwasserstoff in Biogas führt zu Verschleiß und ist damit eine Herausforderung für den Kompressor. Danach führt der Kompressor das Methan-Gasgemisch einem Blockheizkraft zu. Wird das Biogas durch Abtrennung dieser Bestandteile auf Erdgasniveau gehoben, dann bestehen eher weniger tendenziell vergleichbare Probleme wie bei Erdgas.

CT: Und welche Herausforderungen sehen Sie für die Entwicklung von Vakuumpumpen?

Eisenreich: Der Informationshaushalt von Vakuumpumpen ist für einen weiten Bereich von Anwendungen in der operativen Prozessüberwachung von besonderem Interesse. Die Einbindung der Informationen von Vakuumpumpen in die Anwendungen der Prozesskontrolle, die Anlagenverwaltung und der Energieverwaltung eröffnet im Allgemeinen ein großes Optimierungspotenzial bei Wartung, Prozess- und Anlagenführung.
Die Bedeutung von Vakuumpumpen in der Industrie erfordert, gerade im Hinblick auf die Vielzahl verfügbarer Feldbus-Lösungen und die diversen Software-Schnittstellen im Bereich des Prozesskontroll-Engineerings, eine Standardisierung der Informationen aus Vakuumpumpen in Form eines allgemeinen Geräteprofils. Ein allgemeiner Ansatz muss dabei auch unabhängig sein von kommunikationsspezifischen Charakteristika und seine Gültigkeit für Vakuumpumpen in den verschiedenen industriellen Anwendungsfeldern haben.

Die Arbeitsgruppe „Allgemeines Geräteprofil für Pumpen und Vakuumpumpen“ des Fachverbands Pumpen + Systeme und der Fachabteilung Vakuumtechnik des VDMA hat deshalb ein Geräteprofil erarbeitet. Dieses dient als allgemeine Spezifikation für den informativen Datenhaushalt von Pumpen. Spezifikationen existierender Pumpentypen können von diesem Geräteprofil für Pumpen und Vakuumpumpen über Mapping- Vorschriften generiert werden.
Dabei werden verfügbare Produkte, die auf bereits existierenden Spezifikationen basieren, nicht ungültig. Bei industriellen Anwendungen mit Lücken bei der Pumpenspezifikation soll das Geräteprofil als Ausgangsbasis für die Geräteprofile der Feldbusorganisationen dienen (Anm. der Redaktion:siehe www.chemietechnik.de, Artikelsuche zum Stichwort „Geräteprofil“).

CT:Von welchen Technologien versprechen Sie sich in den kommenden Jahren die meisten Impulse für die Entwicklung von Kompressoren und Vakuumpumpen?

Eisenreich: Eine Darstellung von zukünftigen Entwicklungen ist immer schwer, aber für Kompressoren und Vakuumpumpen können zwei beispielhafte Trends genannt werden, die u.a. mit allgemeinen Tendenzen im Maschinenbau zusammenhängen.
In der Industrie und auch im Maschinenbau kann allgemein mit Produktpiraterie gerechnet werden. Dazu werden im Maschinenbau unter Federführung des VDMA technische Vorkehrungen zur Erkennung von Originalteilen erforscht, die auch für die Kompressoren, die Druckluftbranche und die Vakuumtechnik eine Rolle spielen können. Beispielsweise kann für den Kundendienst die RFID-Technologie bei Wartung und Verschleißteilen zukünftig wichtig werden.

Weiterhin versprechen ionische Flüssigkeiten ein hohes Potenzial für eine optimierte Schmierung der Kompressoren und Vakuumpumpen. Diese Flüssigkeiten haben Eigenschaften, die sie für bestimmte Anwendungen interessant macht. Experimente zeigen, dass sie beispielsweise bei besonders korrosiven oder reaktiven Fördermedien verwendet werden können. Sie können zusätzlich u.a. die Reibung verringern, andere Schmiermittel wie Wasser ersetzen und dabei die Effizienz, beispielsweise einer Vakuumpumpe, erhöhen.

CT: Beim Thema Energieeffizienz wurde in den vergangenen Jahren sehr viel getan, zum Beispiel mit der Initiative Druckluft Effizient. Gibt es noch weiteres Potenzial? Wo sehen Sie dieses?

Brand: Aus unserer Sicht besteht weiterhin in vielen Unternehmen ein noch ungehobenes Energieeinsparpotenzial. Gerade das Interesse auf der diesjährigen Hannover Messe 2008 am Energieeffizienztunnel nicht nur von der Politik, sondern auch von technischen Entscheidern verschiedener industrieller Produzenten zeigt dies.

Generell spielt die ganzheitliche Betrachtung des Systems „Druckluft“ und „Vakuum“ eine ganz wichtige Rolle: Die Optimierung einzelner Systemkomponenten erhöht die Effizienz eines Druckluft-/Vakuumsystems. Viele verschiedene Maßnahmen können zum Erfolg führen, wie z.B. der Einsatz von drehzahlgeregelten Kompressoren und Vakuumpumpen oder die Entwicklung optimierter, übergeordneter Steuerungen für die Kompressoren. Weiterhin kann bei Filtern und Trocknern z.B. durch ein neuartiges Filtermedium und/oder durch optimierte Strömungsführung der Differenzdruck gesenkt werden. Diese Thematik findet außerdem auf dem Internationalen Kompressoren-Anwenderforum 2008 im Rahmen der International Rotating Equipment Conference durch zwei Sessions Beachtung.[AS]

„In vielen Unternehmen besteht weiterhin ein noch ungehobenes Energieeinsparpotenzial“
Andreas Brand ist Referent für Technik und Wirtschaft Fachverband Kompressoren, Druckluft- und Vakuumtechnik im VDMA
„Im Maschinenbau muss verstärkt mit Produktpiraterie gerechnet werden“
Jürgen Eisenreich ist Referent für Technik und Wirtschaft Fachverband Kompressoren, Druckluft und Vakuumtechnik im VDMA