Druckluft

Druckluft
In Industrie- und Gewerbebetrieben liegt der Energiebedarf
zur Drucklufterzeugung bei durchschnittlich 10 % des
betrieblichen Strombedarfes, aber im Einzelfall sind auch
30 % und mehr möglich. Da die Drucklufterzeugung sehr
energie- und kostenintensiv ist, ist sie ein besonders
lohnender Bereich, um Effizienzmaß nahmen zu setzen.
Das Einsparpotenzial liegt bei durchschnittlich 30–50 %.
Die maximale Liefermenge wird nur in Spitzenzeiten
benötigt und die meisten Kompressoren durchschnittlich
nur zu 50-70 % ausgelastet!
Durchschnittliche Gesamtkostenverteilung einer Druckluftanlage
100 %
50 %
0 %
73 %
25 %
2 %
84 %
13,5 %
2,5 %
Energiekosten
Kapitaldienst
Wartungskosten
87 %
10 %
3 %
0 2000 Bh/a
4000 Bh/a
7500 Bh/a
Das Prinzip der Drucklufterzeugung ist
energieaufwendig und wird erhöht durch:
teure Leerlaufzeiten der Kompressoren
teure Entlastungszeiten der Kompressoren
Druckluftverluste bei Entlastungsvorgängen
sehr breite Druckbänder der Kompressoren
direkte Leistungsverluste schon bei der Erzeugung der
Druckluft (z.B. Übertragungsverluste durch Getriebe,
Keilriemen)
Leckagen im Druckluftnetz
Wärmeverluste
Kosten der Drucklufterzeugung
Druckluft wird direkt im Betrieb erzeugt. Oft sind dem Unternehmen die Kosten der Drucklufterzeugung nicht bekannt.
Ein Beispiel: Ein Betrieb verfügt über einen 20-kW-Kompressor (Gesamtleistungsaufnahme 23 kW),
der 2.000 Stunden pro Jahr im Einsatz ist. Unter Volllast wird die Anlage 85 % der Zeit betrieben (Motorwirkungsgrad
= 95 %) und befindet sich 15 % der Jahreszeit im Teillastbetrieb (Motorwirkungsgrad = 90 %, Betrieb mit
25 % der Maximalleistung). Die Kosten für die elektrische Energie betragen € 0,16/kWh.
Kosten für Volllast = 23 kW x 2.000 h x 0,16 €/kWh x 0,85 x 1 = 6.585 €
0,95
Kosten für Teillast = 23 kW x 6.800 h x 0,16 €/kWh x 0,15 x 0,25 = 1.043 €
0,9
Jährliche Energiekosten = 6.585 € + 1.043 € = 7.628 €
Leckagen
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Leckagen zu erkennen, wie Einseifen der Anschlüsse, Geräuschentwicklung,
Leckage-Spray, Ultraschallmessgeräte oder Wärmebildkamera. Typischerweise entstehen im letzten Drittel der
Druckluftverteilung die meisten Leckagen.
Druckluft
45

Zentrale Druckluftversorgung
Bei zentraler Druckluftversorgung ist es notwendig, ein
Rohrleitungssystem zu installieren, das die einzelnen
Verbraucher mit Druckluft versorgt.
Die Aufgabe des Leitungsnetzes besteht darin, Druckluft
den Druckluftverbrauchern zur Verfügung zu stellen und zwar
in ausreichender Menge mit dem nötigen Druck in der
benötigten Qualität bei möglichst geringem Druckabfall
sicher und kostengünstig.
Das Zusammenspiel von Rohrleitungslängen, Luftleistung,
Rohrdurchmesser, Netzdruck und Druckverlusten
ist aus folgendem Nomogramm abzulesen. Mit diesem
Nomogramm (= zweidimensionales Diagramm) kann eine
schnelle, ungefähre Dimensionierung einer Druckluftleitung
durchgeführt werden.
Tipps und Maßnahmen zur
Senkung der Druckluftkosten
Einfache organisatorische Maßnahmen
Regelmäßige Wartung von Kältetrocknern,
Ansaug filtern, Kompressoren etc.
Geeigneter Aufstellungsort für die Anlage, damit
trockene, kalte und saubere Luft angesaugt wird
Netzdruck möglichst gering halten und periodische
Kontrolle der Druckniveaus
Druckluft nur dort verwenden, wo es für die Fertigung
unbedingt erforderlich ist
Periodische Berechnung der Druckluftkosten mit
Analyse der Betriebsstunden und Last stufen
Installation einer “Druckluftgruppe“ zur Bestimmung
aller größeren Druckluftverbraucher
Leckagebestimmung und periodische Beseitigung der
Leckagen
20
50
100
200
500
1.000
2.000
5.000
Nomogramm zur Leitungsdimensionierung
Rohrlänge
[m]
10
Ansaugmenge
[m 3 /h]
10.000
5.000
2.000
1.000
500
200
100
Lichte Rohrweite
[mm]
500
400
300
250
200
150
100
70
50
40
30
25
20
Überdruck
[bar]
2
3
4
5
7
10
15
20
Druckverlust
[bar]
0,03
0,04
0,05
0,07
0,1
0,15
0,2
0,3
0,4
0,5
0,7
1,0
1,5
Einfache technische Maßnahmen
Niedriger Netzdruck: Eine kleine dezentrale Kompressoranlage
oder ein eigenes Netz zur Versorgung der
einzelnen Dauerverbraucher
Optimierung der Auslegung der Druckluftstation
Vermeidung von Druckverlusten
Technisch optimierte Kompressoren und moderne
Antriebe verwenden
Die Abwärme der Kompressoren kann für Raumheizung
oder Warmwasser gewinnung genützt werden.
Drehzahlregelung
Bei der Drehzahlregelung wird die optimale Anpassung
der Liefermenge an den schwankenden Luftverbrauch
durch Variation der Motordrehzahl realisiert:
Druckluft
steigt der Luftbedarf, wird die Motordrehzahl und somit
direkt die Verdichterdrehzahl erhöht ➩ Die Liefermenge
steigt
fällt der Luftbedarf, wird die Motordrehzahl und somit
direkt die Verdichterdrehzahl verringert ➩ Die Liefermenge
sinkt
Bei 100% Luftbedarf arbeiten der herkömmliche Kompressor
als auch der drehzahlgeregelte Kompressor
mit Volllast. Sinkt der Bedarf, geht der herkömmliche
Kompressor in die Last-/ Leerlaufregelung. Es kommt zu
Schaltspielen des Antriebsmotors, wobei die voreingestellte
Nachlaufzeit berücksichtigt werden muss.
Die drehzahlgeregelte Baureihe variiert ihre Drehzahl
und fährt so exakt die Liefermenge in Abhängigkeit des
Bedarfes nach unten. Es entstehen keine teuren Leerlaufzeiten
(ca. 25-40% der Vollleistung) und keine Schaltspiele,
d.h. geringere mechanische Belastung der Bauteile.
Alles Wichtige auf einen Blick
Auf Kostentransparenz achten
Optimierung von Angebot und Bedarf
nach dem Prinzip “so viel wie nötig – so
wenig wie möglich“
Eine Druckluftstation sollte: möglichst
viele Lastlaufstunden und möglichst
keine Leerlaufstunden haben!
Regelmäßige Wartung und Überprüfung
auf Leckagen
Wärmerückgewinnung nutzen
Auf niedrigen Netzdruck und Vermeidung
von Druckverlusten achten
46