Mit Druckluft-Audits Energiefressern auf der Spur

Kompressoren

Mit Druckluft-Audits Energiefressern auf der Spur

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Die Wärme, die bei der Drucklufterzeugung entsteht, kann zum Beispiel zu Heizzwecken genutzt werden – wie hier am Firmensitz von Boge in Bielefeld. Bilder: Boge
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Audits helfen, Druckluftanlagen hinsichtlich Energieeffizienz zu optimieren: Hersteller besuchen Anwender vor Ort, tracken die Anlagen, identifizieren Defizite und geben Verbesserungsvorschläge.

Ina Rockmann
Leiterin Marketing Services, Boge, Bielefeld

Wie kann Abwärme nutzbar gemacht werden? Lässt sich die Menge der produzierten Luft weiter optimieren? Und welche Maßnahmen steigern die Effizienz der Druckluftaufbereitung? Diese Fragen greifen Druckluft-Audits aus. Solche Anlagenaudits sind Untersuchungen von Kundenanlagen mit dem Ziel, Verbesserungspotenziale aufzudecken. Bei Kompressoren sollen unter anderem Möglichkeiten aufgezeigt werden, wie die gleiche Menge an Kubikmetern Druckluft bei geringerem Energieverbrauch erzeugt werden kann.

„Um den Ist-Zustand einer Druckluftstation aufzunehmen, installieren wir beim Kunden einen Messkoffer, der zwei Wochen lang den Druckluftzustand und die Steuerung beim Kunden erfasst. Anschließend leiten unsere Spezialisten aus den gewonnenen Daten Optimierungspotenziale ab“, erklärt Frank Hilbrink, Produktmanager bei Boge. „Das können Hardware- oder Softwareupdates sein, aber auch Neuanschaffungen können sich lohnen.“

Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) fördert den Erwerb neuer, energieeffizienter Kompressoren mit 20 bis 30 %. Ob für eine Druckluftstation ein Update oder ein Upgrade sinnvoll ist, wird anhand von vier Aspekten untersucht: den Möglichkeiten, Abwärme nutzbar zu machen, eine übergeordnete Steuerung zu integrieren, die Frequenzen (Drehzahlen) einzelner Maschinen zu variieren und die Aufbereitung der Druckluft effizienter zu gestalten.

Drucklufterzeugung ist ein sehr wärmeintensiver Prozess. 90 bis 95 % der aufgewendeten Energie werden im Verdichtungsprozess in Wärme umgewandelt, sodass in der Druckluft vorerst nur ein geringer Energieanteil verbleibt. Es gibt zwei Möglichkeiten, die entweichende Energie für andere Prozesse im Unternehmen nutzbar zu machen: die direkte Nutzung der Wärme zu Heizzwecken sowie die Auskopplung der Wärme aus dem Ölkreislauf, um Wasser zu erhitzen. Erwärmtes Wasser eignet sich sowohl als Prozesswasser als auch als Brauchwasser für Sanitäranlagen im Werk. Boge hat mit Duotherm ein Wärmerückgewinnungssystem zur Auskopplung von Wärme aus dem Ölkreislauf entwickelt. „Zeigt ein Audit, dass beim Prozess der Drucklufterzeugung viel Wärme verlorengeht, ist eine Integration dieses Produkts ratsam“, so Hilbrink. Duotherm ist ein kompaktes System mehrerer parallel geschalteter Blechplatten. Auf der einen Seite der Platten befindet sich das heiße Öl und auf der anderen das Wasser, das erwärmt werden soll. Die Wärme wird über die dünne Blechwand von einem Medium auf das andere übertragen. Druckluftstationen können damit nachgerüstet oder direkt mit dem vorintegrierten System geliefert werden.

In der Regel besteht eine Druckluftstation aus mehreren Kompressoren. Ist dafür keine übergeordnete Steuerung vorhanden, besteht die Gefahr, dass sich die Maschinen in ihrer Regelung gegenseitig beeinflussen. Um das zu verhindern, würde man bei drei Kompressoren Nummer 1 genau auf den erforderlichen Druck einstellen, müsste Nummer 3 aber bis zu 2 bar höher einstellen. Eine Überverdichtung von 2 bar entspricht einem 10 bis 12 % höheren Energieverbrauch als notwendig. Audits können hier Möglichkeiten aufzeigen, wie Anwender ein Druckluftniveau erreichen, das exakt auf die jeweiligen Anforderungen zugeschnitten ist. So können mit einer übergeordneten Steuerung Kompressoren intelligent zu- oder abgeschaltet werden. Eine Regelung der Abstände zwischen den Kompressoren wird somit obsolet und der Druck liegt etwa in der Höhe, die der Anwender benötigt.

Druckluftstation aus Kompressoren mit fester und variabler Drehzahl

Um jedoch exakt das gewünschte Druckniveau zu erreichen, ist eine kombinierte Druckluftstation aus Kompressoren mit fester und variabler Drehzahl erforderlich. Oftmals verfügen die Anlagen über eine feste Drehzahl, weshalb sie den benötigten Druck nicht punktgenau erreichen. Dies lässt sich mit der Integration einer frequenzgeregelten Maschine in die Station ändern, deren Drehzahl veränderbar ist. „Unter Verwendung von frequenzgeregelten Kompressoren lässt sich punktgenau die Menge an Druckluft produzieren, die ein Anwender braucht. Überkompensation wird so verhindert“, sagt Hilbrink. Im Zusammenspiel mit modernen übergeordneten Steuerungen wie der Airtelligence Provis 2.0 und Airtelligence Plus von Boge erreiche eine kombinierte Druckluftstation eine sehr hohe Effizienz.

Staub, Korrosion, Öl und Kondensat sind ständige Bedrohungen für die Qualität von Druckluft. Bei Lebensmittelanwendungen besteht sogar die Gefahr, dass Öl in der Luft Kontaminationen verursacht. Daher müssen zur Druckluftaufbereitung Filter und Trockner verwendet werden. Im ersten Schritt werden Staubpartikel sowie Feuchtigkeit aus der Luft gefiltert, im Anschluss können bei Bedarf Öl und Kondensat aus der Luft getrocknet werden. Solche Aufbereitungswerkzeuge sind auch in älteren Stationen vorhanden, schneiden dort in Sachen Energieeffizienz jedoch häufig schlecht ab. Ein Audit gibt Aufschluss darüber, ob sich für einen Anwender der Einbau eines neuen Filters oder Trockners lohnt.

90 bis 95 % der für die Druckluftversorgung aufgewendeten Energie werden beim Verdichtungsprozess in Wärme umgewandelt.


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