Nur so viel Druck wie nötig

Angepasstes Druckluftmanagement senkt Energiekosten

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18.02.2020 Druckluft ist ein energieintensives Medium, aber dennoch oft in großen Mengen nötig. Für Betreiber steckt daher großes Einsparpotenzial in einem möglichst energieeffizienten Druckluftsystem. Mit den richtigen Maßnahmen lässt sich dieses Potenzial nutzen.

Entscheider-Facts

  • Bestehende Druckluftsysteme, die über Jahre gewachsen und größtenteils verschachtelt sind, verbrauchen oftmals mehr Energie als erforderlich. Regelmäßige Wartung und ständige Revision des Systems sind nötig, um die Energiekosten an den tatsächlichen Bedarf anzupassen.
  • Durch Modernisierung oder Nachrüstung einer übergeordneten Steuerung lässt sich der Energieverbrauch von Kompressoren und Drucklufttrocknern deutlich reduzieren. Dadurch sinken die Kosten, während die Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit der Druckluft verwendenden Produktionsanlagen steigen.

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Turbogebläse mit Optimizer 4.0: Die übergeordnete Steuerung vereinfacht die Optimierung des Druckluftnetzes. Bilder: Atlas Copco

Mittlere bis größere Industriebetriebe zahlen für ihre Druckluftversorgung übers Jahr gerechnet häufig fünf- bis sechsstellige Euro-Beträge. Dabei entfallen typischerweise 75 % der Gesamtkosten auf den Stromverbrauch, aber bis zu 30 % dieser Energie gehen in der Regel ungenutzt verloren. Grund genug, an der Effizienzschraube zu drehen und den Energieverbrauch nach unten zu regeln.

Effizienz nicht nur bei Neuanlagen

Um die Effizienz eines Druckluftsystems zu verbessern, gibt es viele Ansätze. Und nicht nur bei Neuanschaffungen lassen sich durch maximierte Effizienz Kosten sparen. Bei bestehenden Netzen sollten Anwender nicht nur die Erzeugung und die Aufbereitung betrachten, sondern auch die Verteilung sowie die verschiedenen Abnehmer. Ist der Überdruck, der aktuell im gesamten Druckluftsystem und an den Maschinen anliegt, noch erforderlich? Möglicherweise wurde die Station vor vielen Jahren geplant und entspricht nicht mehr den derzeitigen Anforderungen. Oder es haben Leckagen den Druckluftverbrauch im Laufe der Zeit unnötig in die Höhe getrieben; dann ließe sich der Bedarf heute mit weniger Aufwand und Energie decken. Jede Reduzierung des Druckes um 1 bar verringert die Energieaufnahme um rund 7 %.

Regelmäßige Inspektionen und durchgeführte Instandhaltungsmaßnahmen steigern die Zuverlässigkeit vorhandener Systeme und senken sowohl Stromkosten als auch CO2-Emissionen. Auch die Umsetzung eines nach DIN EN 16001 zertifizierten Energiemanagement­systems wird durch ein effizientes Druckluftmanagementsystem unterstützt. Die Instandhaltung ist hier gefragt, Analysen durchzuführen, Potenziale zu identifizieren, Prioritäten zu setzen und energiesparende Maßnahmen zur Verbesserung und Modernisierung wertschöpfungsorientiert zu kombinieren. „Die Optimierung des Druckluftnetzes ist häufig eine lohnenswerte Maßnahme, um Druckverluste und damit den Energieverbrauch zu senken“, erklärt Karsten Decker, Energieberater bei Atlas Copco Kompressoren und Drucklufttechnik in Essen.

Lösung für das ganze System

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Besonders Kompressorstationen mit mehreren Aggregaten profitieren von der effizienten Steuerung.

Einzelne Komponenten eines Druckluftsystems zu optimieren, ist schon lange kein Problem mehr. Doch ein komplettes System mit verschiedenen Druckluftnetzen und sämtlichen Elementen kontinuierlich auf die energetisch (und wirtschaftlich) beste Lösung anzupassen, ist eine große Herausforderung. Die steigende Komplexität von Druckluftsystemen sowie Innovationssprünge in der Technologie erfordern zunehmendes Expertenwissen für Bedienung und Instandhaltung, das häufig nicht zu den Kernkompetenzen des Betreibers gehört. Eine rechtzeitige Analyse relevanter Daten (zum Beispiel Druck-, Temperatur-, Leistungskurven oder Schaltsequenzen) sowie die frühzeitige Ableitung und Durchführung entsprechender Maßnahmen ist jedoch Voraussetzung, um Ausfälle zu verhindern, teure Produktionsverluste zu vermeiden und Energiekosten zu senken.

Mit einer übergeordneten Steuerung und Regelung der Komponenten eines Druckluftsystems lassen sich diese Ziele kosteneffizient erreichen. Durch deren bedarfsorientiertes Druckluftmanagement arbeitet das Druckluftsystem immer wirtschaftlich, weil energiesparend in einem optimierten Druckband. Die zusätzlich erfassten Daten aus der Zustandsüberwachung können analysiert werden und in Kombination mit angepassten Instandhaltungs­aktivitäten die Kosten weiter senken.

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Die erfassten Daten aus der Zustandsüberwachung können zusätzlich bei der Planung von Instandhaltungs­aktivitäten helfen.

Dies muss allerdings nicht immer durch den Betreiber vor Ort geschehen; denn die meisten Hersteller bieten heute als Dienstleistung ein Telemonitoring an, mit dem der Zustand aller Kompressoren und Druckluftaufbereitungsanlagen überwacht und Störungen frühzeitig analysiert werden können. Internetbasierte Datenüberwachung unterstützt Anwender dabei, die Betriebskosten durch das Minimieren des Energieverbrauchs so weit wie möglich zu senken.

Hierfür werden zuerst die einzelnen Elemente des Druckluftsystems zentral vernetzt. Relevante Daten können dann per Internet mit einem zentralen Leitstand beim Serviceanbieter verbunden werden. Dieser kann die Überwachung und Analyse aus der Ferne am Bildschirm vornehmen und erforderliche Maßnahmen direkt ableiten. Möglich und sinnvoll ist auch eine vollständige Fernüberwachung mit direktem Zugriff auf das System (sogenannter „Remote Service“), denn viele Störungen lassen sich durch einfache Korrekturen in der Steuerungssoftware aus der Ferne beseitigen. Die Kosten für diese Dienstleistung, samt Hard- und Software, sind gering im Vergleich zu den Kosten, die durch ungeplante Ausfälle in der Produktion oder Serviceeinsätze vor Ort entstehen.

Übergeordnete Steuerung amortisiert sich

In Druckluftstationen, die aus mehreren Kompressoren bestehen, amortisieren sich Investitionen in eine übergeordnete Steuerung und Regelung sehr schnell. Insbesondere, wenn mindestens ein drehzahlgeregelter Kompressor angeschlossen ist, lässt sich das Druckband deutlich senken, weil die Anlage viel besser regelbar ist. Die Herabsetzung des Zielwertes um 1 bar spart schon 6 bis 8 % Energie. In größeren Betrieben ergeben sich dadurch leicht Einsparpotenziale von mehreren Zehntausend Euro im Jahr.

Auch die Instandhaltungskosten sinken durch solche Modernisierungen, weil viele Anlagenteile weniger beansprucht werden und nicht so schnell verschleißen. In Verbindung mit einem System zur Fernüberwachung lassen sich zudem Einsätze besser planen, Stillstandszeiten reduzieren und damit nicht nur der Wartungsaufwand, sondern auch die Produktionskosten weiter senken. Wichtige Einsparmöglichkeiten hat der Kompressorenhersteller Atlas Copco auch in einem Whitepaper mit dem Titel „Energieeffiziente Drucklufterzeugung“ zusammengefasst.

Energiesparsystem Optimizer 4.0

Die Energiesparsysteme von Atlas Copco sind darauf ausgelegt, die Leistung aller Systeme exakt auf den jeweils gesamtenergetisch optimalen Betriebspunkt auszurichten und die Volumenströme dem jeweils momentanen Bedarf anzupassen. Mit dem System Optimizer 4.0 lassen sich bis zu 60 Kompressoren und Trockner in drei unterschiedlichen Druckluftnetzen überwachen und regeln. Es können Volllast-Leerlauf-Kompressoren, drehzahlgeregelte Kompressoren und Turbokompressoren eingebunden werden. Das Einbinden und Steuern von Fremdmaschinen ist ebenfalls möglich, genauso wie die Anbindung an kundenseitige Leitsysteme. Daten werden kontinuierlich erfasst und mit Sollwerten und Maschinenparametern abgeglichen. Hierdurch kann in verschiedenen Betriebsmodi die Fahrweise an den Verbrauch angepasst werden, sodass der Gesamt-Energiebedarf sinkt.

Heftausgabe: Februar 2020

Über den Autor

Michael Gaar, Leiter Unternehmens- kommunikation, Atlas Copco Kompressoren und Drucklufttechnik
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