Der dritte Weg zur Ölfreiheit

Ölfreie Druckluft benötigen ganz unterschiedliche Bereiche der industriellen Produktion. Dazu gehören zum Beispiel Oberflächentechniken wie Lackieren und Pulverbeschichten, die Elektronikproduktion sowie sehr große Teile der Lebensmittel- und Getränkeindustrie.

Gemeint ist damit eine Reinheit, die der Qualitätsklasse 0 nach DIN ISO-Norm 8573-1 entspricht. Um diese Anforderung zu erfüllen, gab es bisher zwei grundsätzlich verschiedene Wege. Der erste: Die Verwendung von konventionell öleingespritzten Kompressoren, die sich tausendfach in der gesamten Industrie bewährt haben. Da während des Verdichtungsprozesses Öl zur Kühlung, Schmierung und Abdichtung in den Kompressionsraum eingespritzt wird, arbeiten sie mit einem energetisch günstigen, sprich niedrigen, Temperaturniveau.

Eben dieses Öl muss aber in nachfolgenden mehrstufigen Aufbereitungsschritten wieder aus der Druckluft entfernt werden. Und das verschlechtert die Effizienzbilanz der Drucklufterzeugung ganz erheblich. Denn die Kosten des Aufbereitungsapparates sind vergleichsweise hoch. Und jede Aufbereitungsstufe bringt einen erhöhten Differenzdruck mit sich, der zusätzliche Energiekosten verursacht: Jedes Bar mehr, das der Kompressor erzeugt, hat 8 bis 12 % mehr an Energiebedarf zur Folge. Ein weiterer Aspekt, der hier negativ zu Buche schlägt, ist die Produktionssicherheit: Wenn die Druckluft von einem ölgeschmierten Verdichter erzeugt wird, kann ein Öldurchbruch und damit eine Verunreinigung der Produkte mit nachfolgendem Produktionsstillstand nicht ausgeschlossen werden.

Aus diesen Gründen werden bei hohen Anforderungen an die Druckluftqualität häufig ölfreie Schraubenkompressoren eingesetzt, bei denen kein Öl in den Kompressionsraum eingespritzt wird. Damit entfällt aber das Kühl- und Dichtmedium, und es werden sowohl eine deutlich höhere Verdichtungstemperatur mit entsprechend niedrigerem Wirkungsgrad sowie höhere Spaltverluste in Kauf genommen.

Somit scheint die Wahl zwischen den beiden Technologien vor allem unter dem Aspekt von Betriebskosten und Effizienz nicht befriedigend. Das war Anlass für Boge, ein ganz neues Konzept zu erarbeiten, das die Vorteile der öleingespritzten Kompressoren (niedrigeres Temperaturniveau und deutlich höherer Wirkungsgrad) mit denen des ölfreien Verdichters (ölfreie Druckluft ohne externe mehrstufige Aufbereitung) kombiniert.

Das Prinzip: Man verwendet als Basis einen hocheffizienten, öleingespritzten Schraubenkompressor der S-Baureihe und installiert direkt hinter der Verdichterstufe einen speziellen Converter (auch bekannt als Katalysator), der das Öl zu Kohlendioxid und Wasser oxidiert. Das ist das Funktionsprinzip der neuen Bluekat-Baureihe.

Bei den Kompressoren dieser neuen Ölfrei-Baureihe wird die Druckluft nach dem Verdichten zunächst vorgeheizt. Ist die benötigte Mindesttemperatur erreicht, oxidiert der Converter die Ölanteile zu Kohlendioxid und Wasser. So wird auch Ansaugluft, die Ölanteile erhält, zu ölfreier Druckluft. Anschließend durchströmt die gereinigte Druckluft, die einen Restölgehalt von unter 0,01 mg/m3 aufweist, einen Rückkühler, der die in den Prozess eingebrachte Wärme effizient rekuperiert.

Das Kondensat, das am Nachkühler abgeschieden wird, weist weniger als 2 mg/l Kohlenwasserstoffe aus und kann ohne weitere Aufbereitung in das Abwasser geleitet werden.

Im Unterschied zu einem externen, nachgeschalteten Converter, den Boge ebenfalls anbietet, hat die integrierte Lösung deutliche Vorteile. Bei einem externen Converter wird die Luft im Nachkühler des Kompressors gekühlt und muss anschließend wieder auf die vom Converter benötigte Betriebstemperatur aufgeheizt werden. Sowohl die Kühlung als auch die Beheizung verbrauchen Energie – der integrierte Converter ist somit aufgrund des besseren Wärmemanagements deutlich effizienter und kostensparender. Zusätzliche Kosteneinsparungen ergeben sich durch den Wegfall der Kondensataufbereitung.

Darüber hinaus spricht auch der geringe Wartungsaufwand für den integrierten Converter. Er muss aufgrund der Druckbehälterverordnung alle fünf Jahre überholt werden. Die laufende Wartung beschränkt sich auf eine reine Sichtkontrolle im Rahmen des üblichen Service. Das Sicherheitsniveau des Bluekat-Systems ist ebenso hoch wie das eines ölfreien Kompressors. Der Converter verfügt über einen Überlastschutz und kann nicht überfahren werden. Wenn er mit einem so hohen Ölanteil beladen wird, dass eine Katalyse nicht zuverlässig möglich ist, schaltet er in den sicheren Zustand und gibt eine Meldung aus. Die Produktionssicherheit ist also stets gewährleistet – auch in sehr kritischen und sensiblen Produktionsprozessen wie der Halbleiterfertigung.

Die Bluekat-Verdichter werden in den Leistungsklassen 30 und 37 kW angeboten und liefern 3,71 bis 5,01 m3/min ölfreie Druckluft bei 8, 10 oder 13 bar. Boge schließt damit die Lücke im Angebot der ölfreien Verdichter zwischen der kleinen K-Baureihe der Kolbenverdichter mit Schubstangenprinzip und den großen SO-Maschinen für hohen Bedarf an ölfreier Druckluft.

Zu den Bluekat-Modellen gehört auch eine Variante mit frequenzgeregeltem Antrieb. Sie passt die Drehzahl von Antriebsmotor und Verdichterstufe flexibel dem Bedarf an und eignet sich somit bestens als Stand-alone- oder Spitzenlastmaschine – und bietet durch die Kombination von Frequenzregelung und integriertem Converter eine hohe Effizienz bei der Erzeugung ölfreier Druckluft.

Mareike Heinrich Produkt-Markt-Manager, Boge Kompressoren