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Doppelte Druckluftmenge – halbierte Kosten

Drucklufttechnik: Konzept bei Webasto setzt an mehreren Hebeln an
Doppelte Druckluftmenge – halbierte Kosten

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Es hört sich zunächst nach einem Widerspruch an, aber Webasto verbraucht im Werk Schierling nach einem Kapazitätsausbau rund 90 % mehr Druckluft und zahlt dafür deutlich weniger als in der Vergangenheit. Möglich machen das drehzahlgeregelte Kompressoren und eine sorgfältig dimensionierte Verrohrung.

Um rund 60 000 Euro niedriger fällt nach einem Kapazitätsausbau im Werk Schierling der Webasto AG allein die Energierechnung für die Drucklufterzeugung aus – obwohl der Verbrauch von 12 000 m3 auf nun 23 000 m3 pro Tag stieg. Im Zuge eines Hallenneubaus installierte das Unternehmen drei neue, ölfrei verdichtende Kompressoren der Essener Atlas Copco Kompressoren und Drucklufttechnik GmbH, davon zwei mit einer Drehzahlregelung. Benötigt wird die Druckluft für zahlreiche Druckluftwerkzeuge sowie die pneumatisch angetriebenen Montagestrecken. Weitere 6000 Euro jährlich spart das Unternehmen bei den Wartungskosten, was neben der heute geringeren Anzahl benötigter Kompressoren auch auf die Ölfreiheit der Anlagen zurückzuführen ist. Ölabscheidung und -entsorgung entfallen komplett – auch im Hinblick auf den Umweltschutz ein Vorteil.

Ölfreiheit war eine wichtige Forderung von Webasto, als man die neue Druckluftversorgung in Schierling konzipierte. „Die Luft in unserer neuen Halle muss frei von Öl und Silikon sein“, erläutert Werner Czech, zuständig für die zentralen Werksdienste. „Wir fertigen hier unter anderem das Polycarbonat-Dach des Smart Fortwo, das beschichtet werden muss, um kratzfest zu sein.“ Öl und Silikon in der Luft würden die Haftung verhindern. Klar war damit, dass die zunächst nur für das neue Gebäude angedachte Druckluftversorgung ölfrei verdichtende Kompressoren benötigt. Um gleichzeitig den Energieverbrauch zu senken, orderte Webasto bei Atlas Copco einen drehzahlgeregelten, ölfrei verdichtenden Schraubenkompressor vom Typ ZR 90 VSD. Denn die Drehzahlregelung (VSD steht für Variable Speed Drive) bietet – auch aus Sicht des Zentralverbandes Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e. V. (ZVEI) – das größte Energie-Einsparpotenzial im Bereich der Kompressoren, Pumpen und anderen Aggregate.
„Um die Druckluftversorgung redundant auszulegen, sollte ein zweiter Kompressor hinzukommen“, berichtet Werner Czech. „Dann habe ich mir aber auch die Frage gestellt, ob sich nicht zusätzlich die Versorgung der vorgelagerten älteren Werkshalle optimieren lässt.“ Denn dort zeigte eine Leistungsanalyse, dass gemessen an der installierten Kompressorleistung viel zu wenig Druckluft verfügbar war. „Des Rätsels Lösung war die Verrohrung“, fährt der Versorgungsspezialist fort. „Die Leitung aus dem dortigen Kompressorenraum war ausreichend bemessen, doch Querschnittsverengungen im weiteren Verlauf führten zu den enormen Verlusten, die an den Abnahmestellen messbar waren.“ Somit war schnell klar, dass sich auch in der älteren Halle eine Investition lohnte. Zeitgleich wurde deshalb das komplette Leitungsnetz optimiert. Rohrleitungen mit einem Durchmesser von 100 mm umschließen die Hallen nun an den Wartungsgängen, und quer dazu versorgen 50er-Leitungen die Arbeitsstationen.
Die optimierte Verrohrung öffnete zudem den Weg hin zu einer noch effizienteren Druckluftversorgung. „Heute kommen wir mit einem einzigen Kompressorenraum im Keller der neuen Werkshalle aus“, betont Czech. Denn mit der Hinzunahme eines dritten, in diesem Fall nicht drehzahlgeregelten und deswegen günstigeren Kompressors vom Typ ZR 55 lässt sich das ganze Werk versorgen. Somit wurde neben den zwei Maschinen mit Öleinspritzung in der älteren Werkshalle noch eine weitere in einem anderen Gebäude überflüssig.
Blieb die Frage, wie die drei neuen Kompressoren sinnvoll geregelt werden konnten. Hier bot sich das Energieoptimierungssystem ES 130 V an, das Atlas Copco im Rahmen seines Airoptimizer-Pakets anbietet. Das Kürzel „V“ gibt an, dass sich mit diesem sowohl Festdrehzahl- als auch die drehzahlgeregelten VSD-Kompressoren zusammen und energieoptimiert regeln lassen. Das System ist so flexibel, dass Webasto es entsprechend den eigenen Anforderungen anpassen kann. Üblicherweise sorgt in vergleichbaren Anlagen der Kompressor mit fester Drehzahl für die Grundversorgung, und die drehzahlgeregelten Maschinen decken Bedarfsspitzen ab. In Schierling laufen zunächst die beiden drehzahlgeregelten Anlagen, und erst bei einem höheren Bedarf wird der ZR 55 mit fester Drehzahl zugeschaltet. Analog wird dieser bei sinkendem Bedarf auch wieder als erster abgeschaltet. So lässt sich heute der Volumenstrom stufenlos zwischen 4,5 und 38,9 m3/min einstellen. Das ES 130 V ermöglicht zudem die aktive Regelung der beiden drehzahlgeregelten VSD-Kompressoren über den CAN-Bus. Dabei werden die Maschinen nicht nur der Reihe nach an- und ausgeschaltet, sondern immer nahezu im effizientesten Arbeitspunkt betrieben, was die Effizienz der Drucklufterzeugung weiter steigert.
Um den Energieverbrauch im Werk Schierling weiter zu reduzieren, setzte Werner Czech noch eine andere Idee um: Das warme Kühlwasser der Kompressoren wird genutzt, um die Halle zu heizen. Diese ist mit einer Fußbodenheizung ausgestattet, so dass eine Niedertemperaturheizung genügt. Die Abwärme der Kompressoren reicht dafür fast immer aus, da zusätzlich die Abwärme der werkseigenen Spritzgießanlage die Halle erwärmt. „Eigentlich würden wir in der Summe eine Heizleistung von 1300 Kilowatt benötigen, dank der Nutzung der Abwärme der Kompressoren und der Spritzgießanlage sind aber nur zwei 360-Kilowatt-Heizkessel installiert – und selbst die werden kaum benötigt“, erläutert Werner Czech. Und auch für den Sommer hat der Versorgungsprofi einen Abnehmer für die Kompressoren-Abwärme gefunden. Denn in der Spritzgießanlage müssen die tonnenschweren Werkzeuge auf 95 °C aufgeheizt werden. „Nur im Ausnahmefall entweicht die Abwärme ungenutzt.“
Neben dem deutlich geringeren Energieverbrauch trotz höherer Förderleistung senkt die neue Station auch die Stillstandszeiten. Denn bei Ausfall eines Kompressors können die beiden anderen den Betrieb aufrechterhalten. „Selbst Wartungen, die wir früher am Wochenende durchführen mussten – weil dann der Verbrauch geringer ist –, können wir jetzt jederzeit ohne Probleme erledigen“, erläutert Werner Czech. Webasto nutzt zudem das Full-Service-Angebot von Atlas Copco. Die wichtigsten Ersatzteile lagern immer vor Ort, so dass sich Störungen binnen kurzer Zeit beheben lassen.
Die Lage der neuen Kompressorenstation im Keller hat auch das Verhältnis von Webasto zu den Nachbarn im Ort verbessert. Früher musste man im Sommer häufig die Fenster im alten Kompressorenraum öffnen, um der Abwärme Herr zu werden. Bei den luftgekühlten Anlagen stieß man leicht an die Grenze der Lärm-Belastbarkeit. Dies ist heute nicht mehr so. Zusammen mit dem Wegfall der Ölentsorgung ist das Gesamtkonzept nun einfach wesentlich umweltfreundlicher.
Michael Corban Fachjournalist in Königswinter
Kraft-Wärme-Kopplung senkt Energieverbrauch weiter
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