Die 30 Jahre alte Druckluftstation hat zwar lange Zeit ihren Dienst getan, birgt heute aber großes Einsparpotenzial bei Energie- und Wartungskosten.

Bild: Kaeser Kompressoren

Pumpen & Kompressoren Evolution Drucklufttechnik

18.06.2014

Druckluftanlagen haben eine durchschnittliche Lebensdauer von rund 30 Jahren. Allerdings bleibt in dieser Zeit die technische Entwicklung nicht stehen. Ein Vergleich einer 30 Jahre alten und einer neuen Station zeigt: Wer modernisiert, kann Energie- und Wartungskosten senken.

Wie groß der Unterschied zwischen einer 30 Jahre alten Druckluftanlage und einer topmodernen Druckluftstation ist, zeigt der direkte Vergleich. Bei einem Zulieferer für die Maschinenbauindustrie hatte eine solche alte Anlage einen durchschnittlichen Luftverbrauch von 8 m3/min und einen maximalen Luftverbrauch von rund 21 m3/min. Die Gesamtleistung aller Kompressoren lag damit bei rund 150 kW Antriebsleistung. Diese Leistung erbringt die Anlage seit rund 30 Jahren. Auch die Druckluftqualität, die heute benötigt wird, ist die gleiche wie bei der Installation. Ein ideales Beispiel, um herauszufinden, wieviel Geld sich einsparen lässt, wenn unter den gleichen Produktionsanforderungen eine komplett neue Anlage eingesetzt wird.

Der erste Blick fällt auf die reine Drucklufterzeugung. Statt der alten Geräte kommen moderne Kompressoren zum Einsatz, die unter anderem über integrierte Steuerungen verfügen. Sie bieten die Möglichkeit eines optimierten Einsatzes. Vor 30 Jahren hätte ein Anwender für die oben beschriebene Drucklufterzeugung noch drei 75 kW-Anlagen gewählt. Heute kommt ein ganz anderer Ansatz zum Tragen: Die Kompressoren werden mit Hilfe einer maschinenübergreifenden Steuerung verbunden – zum Beispiel mit dem Sigma Air Manager 2 (SAM2) mit 3-D-Regelung.

Der Einsatz der internen und der maschinenübergreifenden Steuerungen erlaubt es, Kompressoren mit sogenannter Quadro- oder mit Dynamikregelung einzusetzen. Ein Spitzenlast­splitting oder die Kombination mit frequenzgeregelten Anlagen ist viel effektiver. Das heißt, es werden von vorn herein Anlagen unterschiedlicher Größe gewählt, die dann, je nach erforderlichem Luftverbrauch, entsprechend so zu- oder abgeschaltet werden, dass sich eine effiziente und gleichzeitig kostengünstige Auslastung ergibt. Die Optimierung mit Hilfe der SAM2 hatte in dem obengenannten Beispiel zur Folge, dass der Betriebsdruck von nahezu acht bar um 1,5 bar auf rund sechs bar abgesenkt werden konnte. Mehr ist für die Produktion nicht erforderlich. Allein durch diese Maßnahme spart der Zulieferer rund 10,4 Prozent der Energiekosten oder 7.706 Euro pro Jahr.

Die Druckabsenkung hat darüber hinaus zur Folge, dass die Verluste durch Leckagen ebenfalls geringer werden. Diese Einsparungen belaufen sich auf rund 1.010 Euro pro Jahr. Insgesamt fallen also alleine durch den Einsatz von steuerungstechnischen Maßnahmen rund 8.716 Euro im Jahr weniger Energiekosten an. Nun bieten moderne Kompressoren weitere Vorteile wie effiziente Verdichterblöcke, Energiespar-IE3-Motoren, optimierte Kühlersysteme, integrierte Abscheidesysteme und minimierte Druckverluste. Durch diese leistungsoptimierte Ausstattung der Kompressoren ergab sich eine weitere Energieersparnis von 14.618 Euro.

Nach der Drucklufterzeugung ist die Druckluftaufbereitung ein weiterer Ansatz zur Optimierung. Bei der Altanlage wird nach ISO 8573 ein Drucktaupunkt Klasse 4 benötigt, das heißt plus 3 °C. Die Luft muss also getrocknet werden. Werden die vorhandenen Kältetrockner durch heutige Energiespartrockner zum Beispiel der Baureihe Secotec ersetzt, so erbringt das weitere 4.085 Euro Energiekostenersparnis mit sich.

Wärme nicht rausblasen

Wichtig, aber häufig leider unterschätzt oder übersehen, ist der Einsatz von Wärmerückgewinnung. Statt die ohnehin bei der Produktion von Druckluft entstehenden Kompressorenabwärme hinaus zu blasen und sie so ungenutzt zu lassen, kann man sie unterschiedlich zum eigenen Vorteil einsetzen. So kann z. B. die Verwendung der Wärme für Heizzwecke oder Arbeitsprozesse für ein Kostenminus auf der Energierechnung sorgen. Im vorliegenden Fall waren es rund 35.000 Euro pro Jahr, die eingespart werden konnten. Berechnungsgrundlage war der Verbrauch von Heizöl mit einem Preis von 0,86 Euro pro Liter.

Wenn alle Einzelpunkte zusammengerechnet werden, summiert sich die Ersparnis im direkten Vergleich einer vor 30 Jahren optimal konzipierten Altanlage und einer optimalen neuen Druckluftstation auf über 27.000 Euro oder rund 37 Prozent Energiekosten weniger. Die Ersparnisse durch Wärmerückgewinnung hinzugenommen, sind es sogar rund 62.000 Euro oder 85 Prozent.

Da aber davon auszugehen ist, dass vor 30 Jahren nicht alle Anlagen wirklich optimal und hochgradig energieeffizient konzipiert wurden, dürfte die Summe der Ersparnis bei vielen Altanlagen noch höher ausfallen, wenn alle Möglichkeiten, die die moderne Technik zu bieten hat, ausgeschöpft werden. Erfahrungswerte zeigen, dass dann mitunter rund 40 bis 50 Prozent Einsparungen drin sind. Ebenfalls ohne die Möglichkeit der Wärmerückgewinnung zu nutzen. Käme diese zum Einsatz würde die Kostensenkung noch größer ausfallen. Auf der anderen Seite ist das Einsparpotenzial natürlich niedriger, wenn die Anlagen im Laufe der Zeit zumindest teilweise an den jeweiligen Stand der Technik angepasst wurden. Doch selbst dann sind die Summen zum Teil immer noch beträchtlich.

Augen auf bei der Überprüfung

Wie aber lässt sich herausfinden, welches Einsparpotenzial die eigene Anlage überhaupt hat? Hier leisten Druckluftaudits hervorragende Dienste. Allerdings gilt es auch bei diesen auf einige Punkte zu achten. Heute sind so viele Anbieter von Audits am Markt, dass es zu immensen Qualitätsunterschieden kommt. Audit ist nicht gleich Audit.

Wer ein Audit in Auftrag geben möchte, sollte zunächst abklären, ob dieses nach der Qualitätsnorm ISO 11011 durchgeführt wird, wieviele Jahre Erfahrung in der Drucklufttechnik die Erbringer des Audits schon haben und auch welche Referenzen vorliegen. Ganz wichtig ist, sich bei einem Audit nicht auf eine ausschließliche Amperemessung einzulassen, da diese das tatsächliche Lastverhalten von Kompressoren mit drehstrom­asynchronem Motor in Voll-Last und Leerlauf nicht richtig widerspiegeln. Bei der Durchführung des Audits sollten zertifizierte Messgeräte eingesetzt werden und ein entsprechender Report Auftragsbestandteil sein, der ein mögliches Sanierungskonzept enthält. Dieses sollte sowohl drehzahlgeregelte als auch Splitting-Lösungen berücksichtigen.

Sichere Druckluftqualität ist ein weiterer Punkt, der während des gesamten Zeitraums gewährleistet werden muss. Das Audit sollte so umfassend sein, dass es auch den Betriebsdruck in der Druckluftstation vor und nach der Aufbereitung und am sogenannten Schlechtpunkt eines Betriebs enthält. Auch die Möglichkeit der summarischen Leckage-Bestimmung und späterer Einzelortung sollten besprochen werden sowie der Zusammenhang und die Koordination zwischen Druckluft Qualität, zentraler Aufbereitung und Rohrleitungsmaterial und -durchmesser. Zum Schluss sollte es die Möglichkeit geben, das gesamte System über Steuerungen in ein zentrales System einbinden zu können, das die Dokumentation nach ISO 50001 ermöglicht.

Kostengünstig Druckluft erzeugen

Eine Überprüfung und Modernisierung alter Druckluftanlagen lohnt sich und kann trotz evtl. nötiger Erstinvestitionen langfristig zu einer enormen Kostenersparnis führen. Wichtig ist es, die Anlagen mit einem qualitativ hochwertigen Audit testen zu lassen, und sie nach der Modernisierungen professionell warten zu lassen. Wer dann noch in regelmäßigen Abständen immer mal wieder ein Auge auf weitere Neuentwicklungen und Optimierungsmöglichkeiten hat, sollte immer eine effiziente, zuverlässig aber auch kostengünstige Drucklufterzeugung haben.

Bildergalerie

  • Eines der wichtigsten Elemente beim Optimieren von Druckluftanlagen sind Steuerungen - sowohl maschinenintern, als auch maschinenübergreifend.

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