Durch die Sanierung der Druckluftversorgung spart der Getränkedosenhersteller Rexam Beverage Can jährlich mehr als 300 000 Euro an Energiekosten ein. Drei ölfrei verdichtende Schraubenkompressoren stellen jetzt Prozess- und Stabilisierungsdruckluft exakt in den benötigten Mengen bereit.
Die Zahlen sind beeindruckend: Bei fast gleichem Produktionsvolumen hat das Berliner Werk von Rexam Beverage Can den Energieverbrauch im Druckluftbereich im vergangenen Jahr um ein Drittel reduziert. Das entspricht einer Summe von mehr als 300 000 Euro.
„Diese Zahlen haben unsere Erwartungen weit übertroffen, und sie werden sich voraussichtlich noch weiter verbessern – denn je mehr wir produzieren, desto mehr sparen wir. Heute erzeugen wir unsere Druckluft exakt in der benötigten Menge mit genau dem Betriebsdruck, den wir brauchen“, erklärt Hardy Kirchhausen, Technischer Leiter und Projektverantwortlicher. Bernd Hoffmann, Leiter der mechanischen Instandhaltung, ergänzt: „Die Zeiten, in denen wir überschüssige Druckluft übers Dach abblasen mussten, sind damit endgültig vorbei.“
Das Projekt, das Anfang 2010 umgesetzt wurde, kam dabei erst im zweiten Anlauf ins Rollen. Denn schon vier Jahre früher, als das Werk seine Fertigung von Weißblech- auf Aluminiumdosen umstellte, wäre die Gelegenheit günstig gewesen. Doch da sich die Prioritäten mehrfach geändert hatten, verzögerte sich die Umsetzung des Druckluftprojekts, entsprechend lief die Alu-Dosen-Produktion in diesem Punkt nicht gerade effizient. Denn die vier zwischen 1984 und 1996 angeschafften Turbokompressoren besaßen keine Drehzahlregelung und produzierten deshalb phasenweise große Druckluftmengen, für die es keine Verwendung gab.
Inzwischen sind die Aspekte Umwelt und Energie zentrale Themen im Konzern, und die weltweiten Produktionsstätten werden diesbezüglich geprüft und überwacht. Auch im Berliner Werk führte 2009 ein Team der Energie-Abteilung aus dem englischen Hauptquartier ein Energy-Audit nach der sogenannten Lean-Six-Sigma-Methode durch, definierte die Mängel und beschloss Nachbesserung. Lean Six Sigma – ein statistisches Qualitätsziel und zugleich eine Methode des Qualitätsmanagements – hat seinen Ursprung in der Automobilindustrie und wird seit Jahren im gesamten Rexam-Konzern praktiziert.
Nun konnten die Verantwortlichen in Berlin endlich aktiv werden. Gemeinsam mit den englischen Kollegen erarbeiteten sie ein neues Konzept für die Druckluftversorgung und setzten dieses mit der Technik von Atlas Copco in die Praxis um. „Zum einen sind wir zu dem Ergebnis gekommen, dass wir regelbare Kompressoren brauchen“, erklärt Kirchhausen. „Außerdem haben wir genau analysiert, wo wir welche Drücke benötigen.“ Dabei stellte man fest, dass einige Maschinen einen Betriebsdruck von 7 bar brauchen und andere lediglich 3,5 bar. „Also haben wir das Druckluftnetz in einen Hochdruck- und einen Niederdruckkreislauf getrennt“, schildert Kirchhausen die Vorgehensweise. „Außerdem haben wir noch eine übergeordnete Steuerung installiert, die Druck und Volumen stabil hält.“ Sollte der Niederdruckkreislauf aus irgendeinem Grund zu wenig Druck haben, schiebt der Hochdruckkreislauf über ein Mischventil Luft nach.
Zurzeit produziert das Berliner Werk täglich 5,5 Millionen Dosen im Dreischichtbetrieb auf drei Linien. Die insgesamt benötigte Druckluftmenge liegt zwischen 10 000 und 11 000 m³/h. Etwa zwei Drittel, rund 6600 m³/h, entfallen auf die Abnehmer im Niederdrucknetz. Hier liefern zwei ölfrei verdichtende Atlas-Copco-Schraubenkompressoren ZE4 L mit Luftkühlung in Kombination mit einem Kältetrockner des Typs FD 1250 die Stabilisierungsdruckluft mit einem Betriebsdruck von 3,2 bis 3,3 bar für die sogenannten Die-Necker-Maschinen. In diesem Prozessschritt wird der Dosenhals verjüngt und der obere Rand umgebördelt. Dabei muss die Dose von innen mit Luft beaufschlagt werden, um den von außen wirkenden Kräften standhalten zu können.
Die Prozessdruckluft mit einem Betriebsdruck von 6,9 bar stellt der ebenfalls ölfrei verdichtende, drehzahlgeregelte Schraubenkompressor ZR 700 VSD mit Wasserkühlung in Kombination mit dem Adsorptionstrockner MD 2100 W VDS von Atlas Copco bereit. „Die Prozessdruckluft brauchen wir für Pneumatikzylinder, für Arbeitstakte und als Abblasluft, um die Dosen von Maschinen und Werkzeugen herunterzublasen“, erläutert Hoffmann. Außerdem sind die Maschinenfundamente bei Rexam auf schwingungsgedämpften Kissen gelagert – und diese Kissen werden mit Druckluft gefüllt.
Eine Besonderheit der Anlage: Beide Drucknetze sind über ein Ventil miteinander verbunden. Denn die Versorgung mit Stabilisierungsluft wurde so dimensioniert, dass sie den Bedarf exakt deckt. Wird doch einmal mehr Luft benötigt, wird diese über das Ventil aus dem Hochdrucknetz eingespeist.
„Das Ventil war eine pragmatische Lösung, denn das Volumen, das die beiden ZE Kompressoren in den Niederdruckkreis einspeisen, reicht zum Teil nicht aus“, so Hoffmann. „Alternativ hätten wir das nächst größere Modell nehmen können, hätten dann aber auch einen höheren Stromverbrauch gehabt und mehr Volumen als nötig. Im Hochdrucknetz haben wir dagegen eine Überkapazität, und die können wir da nutzen, wo wir zu wenig haben. Wir regeln die Verbräuche gegeneinander, um im optimalen Bereich zu laufen. Und das passiert so schnell und komfortabel, dass wir es gar nicht merken.“
Die optimale Einstellung des Ventils erforderte allerdings zunächst einmal Handarbeit und Fingerspitzengefühl. „Wir können das Ventil dahingehend einstellen, bei wie viel Bar es öffnet und wie viel Luft übergeströmt wird. Etwa drei bis vier Wochen hat es gedauert, bis wir wirklich am geringstmöglichen Verbrauch waren“, erinnert sich Hoffmann. „Auch im Hochdruck-Kreislauf haben wir mit 7,9 bar angefangen und den Betriebsdruck dann schrittweise auf 6,9 bar runtergeregelt. Auch da haben wir 1 bar gewonnen.“ Und 1 bar weniger Druck bedeutet immerhin eine Energieersparnis zwischen 6 und 8 %.
Voraussetzung für diese Effizienzsteigerung war die Erneuerung des kompletten Rohrleitungsnetzes. Im Zuge der Sanierung wurden die Querschnitte erhöht und die Gesamtlänge von ehemals 150 m auf 40 m reduziert. Letzteres erreichte man durch die Platzierung der beiden Druckluftstationen in unmittelbarer Nähe der entsprechenden Verbraucher.
Die Zusammenarbeit mit Atlas Copco resultierte aus einer Empfehlung der englischen Konzern-Zentrale. „In den anderen Rexam-Werken wird sehr viel mit Atlas Copco gearbeitet, und die neuen Maschinen werden komplett von Atlas Copco geliefert“, erklärt Kirchhausen. „Auch wir sind mit dem Konzept sehr zufrieden, das muss man ganz klar sagen. Der Service ist bislang sehr gut, die Monteure sind top qualifiziert und jederzeit verfügbar.“
Und das Ergebnis kann sich sehen lassen. Denn die neue Druckluftversorgung hat nicht nur zu gewaltigen Energieeinsparungen geführt, sondern läuft auch seit ihrer Inbetriebnahme im Februar 2010 störungsfrei. Darüber hinaus wird sich die geplante Amortisationszeit von 2,5 Jahren durch die inzwischen gestiegenen Energiekosten aller Voraussicht nach deutlich verkürzen. „Wenn sich Produktion und Energiepreise in der gleichen Weise weiterentwickeln, wird sich die neue Druckluftanlage in nicht einmal zwei Jahren gerechnet haben“, prognostiziert Manfred Kremer, Leiter Elektrotechnik.
Doch haben Kirchhausen, Hoffmann und Kremer bereits die nächsten Einsparpotenziale im Visier. Durch die Nutzung der Abwärme aus den Produktionsprozessen soll künftig der komplette Wärmebedarf im Unternehmen gedeckt werden. Derzeit wird das Potenzial ermittelt und geprüft, ob es sinnvoll ist, auch die Kompressoren in die Wärmerückgewinnung einzubeziehen und mit entsprechenden Systemen auszustatten. Ein Punkt auf Hoffmanns persönlicher Wunschliste ist der Austausch des letzten Turbokompressors, der zurzeit noch als Notaggregat zur Verfügung steht. Auch an dieser Stelle hätte Hoffmann gerne einen ZR 700 VSD von Atlas Copco.
Reimund Scherff Business Line Manager Ölfreie Druckluft, Atlas Copco Kompressoren und Drucklufttechnik GmbH, Essen
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