Artikel Echte Alternative

Das Werk 2001 von Sartorius in Göttingen, nur wenige Kilometer vom Stammsitz in der Innenstadt entfernt, präsentiert sich modern und großzügig. Es wurde 1991 auf der sprichwörtlichen „grünen Wiese“ errichtet und im Jahr 2001 um zusätzliche Gebäude erweitert. Hier sind Produktion sowie Forschung und Entwicklung der Sparte Biotech sowie die Produktion von wägetechnischen Komponenten für den Bereich Mechatronik angesiedelt.

Präzision, Qualität und Nachhaltigkeit

Zu den Produkten, die von den über 800 Mitarbeitern des Standortes entwickelt und hergestellt werden, gehören vor allem Membranfilter für anspruchsvolle Anwendungen in der Lebensmittel- und Getränkeproduktion sowie in der Pharmaindustrie. Dabei folgt Sartorius dem Motto „Turning science into solutions“ und arbeitet mit höchster Präzision und Qualität. Zugleich fühlt man sich dem Konzept der nachhaltigen Produktion verpflichtet und hat ein Facility Management etabliert, das für die Gebäudeunterhaltung und für die Erzeugung bzw. Bereitstellung aller Enegieformen verantwortlich ist.

Neben der Verfügbarkeit stehen dabei die Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit im Vordergrund. Thomas Münter, Leiter des Facility Managements: „Mit leistungsfähigen Tools erfassen wir den Energieverbrauch im gesamten Werk und suchen dabei stets nach Möglichkeiten, den Energiebedarf zu senken.“
Diese Gelegenheit bot sich bei der Druckluftversorgung, als nach zwanzig Jahren die Druckbehälterprüfung an den vorhandenen Adsorptiontrocknern erneuert und das Adsorptionsmittel getauscht werden sollte. Thomas Münter: „Wir haben uns zunächst die Trockner genau angeschaut und festgestellt, dass neue Geräte deutlich energieeffizienter sind. Unser erster Gedanke war, nur die Trockner auszutauschen. Dann haben wir das Gesamtkonzept betrachtet und festgestellt, dass man auch die Erzeugung optimieren kann – in vertretbaren Amortisationszeiträumen.“

Gesucht: ein wirtschaftliches Konzept für die Drucklufterzeugung

Die Überprüfung hatte ergeben, dass die Kompressorstation, die aus drei ölfreien Schraubenverdichtern mit Festdrehzahl und einem geregelten Kompressor bestand, überdimensioniert war. Daraufhin forderte Sartorius mehrere Anbieter auf, ein neues Konzept für die Drucklufterzeugung und -aufbereitung zu erarbeiten. Dabei wurden klare Vorgaben gemacht, denn das Facility Management zeichnet die Energieverbräuche der Druckluftstation auf und erfasst zugleich über Druckluftmengenzähler den erzeugten Volumenstrom. Thomas Münter: „Wir verbrauchen insgesamt rund 5Mio. m3 Druckluft pro Jahr und konnten genaue Verbrauchsprofile angeben. Darüber hinaus haben wir die Anbieter aufgefordert, die Betriebs- und Wartungskosten zu ermitteln und die Einspareffekte anzugeben.“

Dabei galt es zu berücksichtigen, dass die Verdichter ein sehr breites Band effizient erzeugen müssen, denn sie arbeiten oft im Teillastbereich. Hauptverbraucher der Druckluft sind die pneumatischen Steuerungen von Maschinen, die Filterkomponenten herstellen. Auch die Anlagen zum Plissieren des Filtergewebes benötigen Druckluft.

Unvoreingenommene Prüfung ungewöhnlicher Konzepte

Sartorius hatte den angefragten Unternehmen zugesichert, auch ungewöhnliche Konzepte ganz unvoreingenommen und objektiv zu prüfen. Ein Druckluft-Fachhandel in Osterwieck im Harz suchte daraufhin den Kontakt mit einem Hersteller von Kompressoren und erarbeitete ein Konzept, das eine Kombination von ölfreien Kolbenkompressoren und Adsorptionstrocknern mit Vakuumregeneration vorsah.

Konkret lautete der Vorschlag: Zwei wassergekühlte Kolbenkompressoren vom Typ R 100 werden mit zwei vakuumregenerierenden Adsorptionstrocknern gekoppelt. Die ölfreien Kompressoren arbeiten jeweils zweistufig, so dass vier verschiedene Druckluftmengen erzeugt werden. Charakteristisch – und einzigartig – ist die Tatsache, dass sie im einstufigen Betrieb ebenso effizient sind wie im zweistufigen.
Bei den Trocknern kommt schon die neueste Anlagengeneration mit neuer Steuerung zum Einsatz, die nochmals effizienter arbeiten. Sie wurden so dimensioniert, dass sie einen Drucktaupunkt von höchstens -40oC erreichen. Nur beim aktuellen Höchstbedarf an Druckluft sind beide Anlagen in Betrieb. Der weiterhin funktionsbereite freqenzgeregelte Schraubenverdichter steht als Redundanzanlage bereit. So ist die geforderte 100%-ge Verfügbarkeit sichergestellt. Rainer Gronau, Technischer Mitarbeiter von Sartorius im Facility Management und zuständig für die Druckluftversorgung: „Für uns ist die Verfügbarkeit ein zentrales Kriterium: Wenn es keine Druckluft gibt, können 800 Mitarbeiter nach Hause gehen.“ Zwischen Kompressor und Trockner ist ein Speicherbehälter vorgesehen, zusätzliche Druckluftspeicher befinden sich außerdem in jedem Produktionsgebäude.
Sartorius entschied sich letztendlich für das vom Drucklufthändler erarbeitete Konzept und installierte die Anlagen im Juli 2010. Die Installation war anspruchsvoll, weil der Umbau bei laufender Produktion stattfand. Man musste also schrittweise vorgehen, denn in jeder Bauphase musste Druckluft zur Verfügung stellen.

Energieverbrauch wird exakt gemessen

Da Sartorius vor jedem einzelnen Verbraucher auch in der Druckluftstation einen Verbrauchszähler installiert hat, wird der Energiebedarf genau erfasst und tabellarisch dargestellt. Ein „Vorher-Nachher“-Vergleich der Messergebnisse zeigt, dass nicht nur der Energiebedarf, sondern auch der Druckluftbedarf an sich gesunken ist. Rainer Gronau: „Wir hatten zuvor schon durch Messungen festgestellt, dass der Adsorptionstrockner rund 20% der erzeugten Luft als Regenerationsluft benötigt. Dies trifft auf den neuen Trockner, der wirtschaftlich im Vakuum regeneriert, nicht zu.“

Auf diese Weise ergibt sich eine zweifache Einsparung: Es wird weniger Druckluft verbraucht, und jeder Kubikmeter wird mit weniger Energieeinsatz erzeugt. Das hat man sogar vertraglich festgelegt. Thomas Münter: „Der Druckluft-Fachhändler hat uns zugesichert, dass der Energieverbrauch pro Kubikmeter Druckluft einen definierten Wert in Wattstunden (Wh) nicht überschreitet.“ Dieser Wert wurde zuvor berechnet – und er wird in der Praxis eingehalten. In der Summe ergibt sich für Sartorius nun eine jährliche Energiekosteneinsparung von rund 40000 Euro. Darüber hinaus konnten durch die neue Anlagentechnik die jährlich anfallenden Wartungskosten um 10000 Euro gesenkt werden. Und auch um die Qualität, an die sehr hohe Anforderungen gestellt werden, muss man sich keinerlei Sorgen machen, weil die Druckluft ölfrei erzeugt wird.

Entscheider-Facts
Für Anwender

• Der Kolbenkompressor erlebt eine echte Renaissance. Diese in der Tat alte Technologie war vom Schraubenkompressor fast verdrängt und zwischenzeitlich kaum nachgefragt.
• Dessen Prinzip ist zwar elegant, aber im Gegensatz zu Kolbenkompressoren kann man nie eine vollkommene Abdichtung des Kompressionsraums erzielen und muss daher immer mit Wirkungsgradverlusten leben.
• Angesichts der steigenden Energiekosten sind die zweistufigen Kolben für Betreiber, die auf die Betriebskosten und die Effizienz achten, eine gute Alternative zu Schraubenkompressoren.
• Die Biotech-Sparte von Sartorius konnte nach einer kompletten Modernisierung der Druckluftstation 40000 Euro pro Jahr an Energiekosten einsparen und die Wartungskosten um 10000 Euro senken.

Comvac 2011 Halle 26 – D 53

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