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Muss Druckluft teuer sein?
Was ganzheitliche Betrachtung und moderne Technik zur Druckluft-
Effizienz beitragen können
Referent: Dipl.-Ing. (FH) Erwin Ruppelt, Kaeser Kompressoren GmbH, Coburg
Wegen des hohen Automatisierungsgrads moderner Produktion ist Druckluft im
Industriebetrieb heute als Energieträger ebenso wichtig wie Elektrizität. Daher
bedeutet ein Ausfall der Druckluftversorgung in der Regel wie ein Stromausfall
kostspieligen Betriebsstillstand. Die Hauptforderungen an eine zeitgemäße
Druckluftversorgung heißen deshalb höchstmögliche Verfügbarkeit, Energie- und
Kosteneffizienz. Wie aber lassen sich Energieverbrauch und Kosten reduzieren,
wenn der Istzustand des Druckluftsystems nicht bekannt ist und ein System zur
Überwachung fehlt? Daher sind Energieverbrauchs- und Kostenanalyse, Kosten-
planung und laufendes Kostenmanagement unabdingbare Voraussetzungen für
wirtschaftlichen und sicheren Betrieb.
In Analogie zur Stromversorgung sind die vier wichtigsten Komponenten eines Druck-
luftsystems (Abb. 1) – Erzeugung, Aufbereitung, Verteilung und Verbrauch – sorgfältig
aufeinander abzustimmen. Einzelmaßnahmen wie etwa der planlose Austausch einzel-
ner Druckluft-Komponenten führen hingegen nie zu optimierter Energie- und Kosteneffi-
zienz.
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Die vier wichtigen Komponenten: Erzeugung, Aufbereitung, Verteilung, Verbraucher
Abb. 1
KAESER KOMPRESSOREN GmbH – Postfach 21 43 – 96410 Coburg – Germany
Tel. +49 95 61 6 40 0 – Fax (0 95 61) 6 40 3 00 – www.kaeser.com – E-Mail: [email protected]
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Geht es um die Wirtschaftlichkeit der Drucklufterzeugung, ist häufig die Frage zu
hören: „Wie viel kostet eigentlich ein Kubikmeter Druckluft?“ Eine Frage, welche die
wenigsten Anwender schnell und schlüssig beantworten können. Nicht zuletzt deshalb
sind sie oft auch nicht in der Lage, vorhandene Einsparpotentiale zu erkennen.
Was kostet wie viel bei der Druckluftversorgung?
Die Kosten (Abb. 2) einer optimierten Druckluftversorgung mit luftgekühlten Kompres-
soren setzen sich wie folgt zusammen: Inbetriebnahme und Einweisung des Wartungs-
personals beanspruchen lediglich etwa ein Prozent der Gesamtkosten; ebenso die
Kondensataufbereitung. Aufwendungen für Installation sowie Steuerungs- und Leittech-
nik schlagen mit sieben, die Anschaffung der Aufbereitungstechnik mit fünf und die In-
vestition in die Kompressorentechnik mit rund 13 Prozent zu Buche. An Wartungsauf-
wand sind für die Kompressoren drei, für die Aufbereitung ein Prozent anzusetzen. Den
Löwenanteil der Druckluftkosten beansprucht aber die Energieversorgung für Kompres-
soren und Aufbereitungsgeräte mit zusammen 69 Prozent.
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Kostenstruktur in optimierten Druckluftstationen
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Basis: 0,08 €/kWh
Laufzeit: 5 Jahre
Zinssatz: 6%
Betriebsüberdruck: 7,5 bar
Luftkühlung
Druckluftqualität: Öl 1
(nach ISO 8573-1) Staub 1
Wasser 4
Abb. 2
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Im Jahr 2000 verbrauchten industrielle Druckluftsysteme in der EU rund 18 Prozent aller
von Elektromotoren aufgenommenen Energie: 80 Milliarden Kilowattstunden. Ohne
durchgreifende Optimierung der Druckluftsysteme wird deren Verbrauch im Jahr 2015
voraussichtlich auf 127 Milliarden Kilowattstunden ansteigen (Abb. 3).
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Energieanteil Kompressoren bei industriell eingesetzten Motoren (EU)
Energieverbrauch
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andere MotorenPumpenVentilatorenDruckluftkompressorenKältemittelkompressorenFördereinrichtungen
geschätzter EU-weiter Energieverbrauch für Kompressoren 2015:
SAVE II
EU-weiter Energieverbrauch für Kompressoren 2000
Das sind 10% des gesamtenelektrischen Energieverbrauchsinkl. Licht.
Abb. 3
Andersherum ausgedrückt: Würde das der durchschnittlichen europäischen
Druckluftstation innewohnende Effizienz-Optimierungspotential von über 30 Prozent
konsequent ausgeschöpft, dann müssten die Anwender in der EU pro Jahr rund
2,5 Milliarden Euro weniger an die Stromversorgungsunternehmen überweisen
(bei 8 Cent/kWh).
Individuelle Betrachtungsweise erforderlich
Bereits im Rahmen der Kampagne „Druckluft effizient“ (2000 bis 2004) legte das Fraun-
hofer ISI gewisse Benchmarks fest. So liegt beispielsweise bei einem Druck von 6,5
barü (7,5 barabs) der Wert des spezifischen Leistungsbedarfs zwischen 5,5 und 7 kW
min/m³. Energieverbrauchswerte über 7 kW min/m³ sind unwirtschaftlich und solche
unter 5,5 kW min/m³ sind technisch nicht möglich (Abb. 4).
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Abb. 4
Hinzu kommt, dass es eine allgemeine anwendbare Lösung, eine Art Allheilmittel für
ineffiziente Druckluftsysteme, nicht gibt, denn kein Betrieb gleicht dem anderen. Schon
bei den Grundrissen und der Flächennutzung gibt es extreme Unterschiede: Über große
Areale verteilte, in einem oder mehreren Gebäuden untergebrachte, detailliert im Vo-
raus geplante oder historisch gewachsene Produktionsstätten – sie alle bedürfen indivi-
dueller Betrachtung. Nicht zuletzt aus dieser Verschiedenheit resultieren die unter-
schiedlichsten Schwachstellen und Kostentreiber (Abb. 5)
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Druckluft-station
Produktion
Übersicht der Auffälligkeiten in Druckluftstationen und Produktionsräumen
Abb. 5
Ein gutes Beispiel dafür bieten auch die mit der jeweiligen Entwicklung der Betriebe
entstandenen Druckluft-Leitungssysteme. Diese – ob als Ring- oder Stichleitung ausge-
führt, ob aus Kunststoff oder aus Metall – beeinflussen auf unterschiedliche Weise nicht
nur Druckabfall und Leckageverluste, sondern auch die Druckluftqualität.
Vielfalt herrscht auch beim Druckluftverbrauch: Einschichtbetrieb mit unregelmäßiger
Auslastung, Zweischichtbetrieb mit periodischen Schwankungen, nächtliche Schwach-
lastzeiten, Dreischichtbetrieb mit relativ konstantem Bedarf – die Bedingungen sind so
vielfältig wie die Branchen, die mit Druckluft arbeiten. Und ebenso vielfältig sind die Ein-
satzbereiche der Druckluft: allgemeine Werksluft, Pulverbeschichten, Weberei, Pharma-
industrie, Krankenhaus, Chemieanlagen, Nahrungs- und Genussmittel-Herstellung,
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Verpackungs- und Umwelttechnik – die Aufzählung ließe sich fast beliebig fortsetzen
(Abb. 6).
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Unterschiedliche Luftverbräuche
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Dienst ag 10.09.2002 Mittwoch 11.09.2002 Donnerstag 12.09.2002 Freitag 13.09.2002 Samstag 14.09.2002Sonntag 15.09.2002 Montag 16.09.2002 Dienst ag 17.09.2002 M ittwoch 18.09.2002 Donnerstag 19.09.2002Freitag 20.09.2002 Samstag 21.09.2002 Sonntag 22.09.2002 M ontag 23.09.2002 Dienst ag 24.09.2002Mittwoch 25.09.2002 Donnerstag 26.09.2002 Freitag 27.09.2002 Samstag 28.09.2002 Sonntag 29.09.2002
Gesamtlast über al le aufgenommenen KompressorenReichert Pfalzgrafenweiler MP 1.1
1-Schichtbetrieb
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M ontag 22.04.2002 Dienstag 23.04.2002 M it twoch 24.04.2002 Donnerst ag 25.04.2002 Freit ag 26.04.2002Samst ag 27.04.2002 Sonntag 28.04.2002 M ontag 29.04.2002 Dienstag 30.04.2002
Gesa mtla st übe r al le aufgenommenen Kompre ssore nNolte Möbel
3-Schichtbetrieb
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Montag 05.08.2002 Dienstag 06.08.2002 Mittwoch 07.08.2002 Donnerstag 08.08.2002 Freitag 09.08.2002Samstag 10.08.2002 Sonntag 11.08.2002 Montag 12.08.2002 Dienstag 13.08.2002 M ittwoch 14.08.2002Donnerstag 15.08.2002 Freitag 16.08.2002
Gesamtlast über alle aufgenommenen KompressorenOntex Mayen, Kompressoren 1
Abb. 6
Damit gehen die unterschiedlichsten Qualitätsanforderungen einher: Sie reichen von
einfach getrockneter Druckluft bis hin zur Reinstluftqualität; Druckluft dieser Qualität ist
um bis zu 4000-mal reiner als die angesaugte atmosphärische Luft.
Immer wieder wird in der Fachpresse die Meinung vertreten, dass drehzahlgeregelte
Kompressoren oder auch spezielle Aufbereitungssysteme sich problemlos an alle Be-
dingungen adaptieren ließen. Das ist schlicht falsch, denn optimierte Lösungen setzen
eine dem jeweiligen Anwendungsfall entsprechende individuelle Herangehensweise
voraus. Und diese beginnt mit einer genauen Analyse.
Druckluft-Audit: Wegweiser zur Systemoptimierung
Wer heute eine Druckluftversorgung neu installieren oder ein vorhandenes System er-
weitern und/oder optimieren will, wird zweckmäßigerweise zunächst den tatsächlichen
Druckluftbedarf ermitteln. PC-gestützte Druckluft-Audits wie beispielsweise die „Analyse
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der Druckluft-Auslastung“ (ADA) ermitteln in einer Zehn-Tage-Messung nicht nur die
über die Zeit veränderlichen Luftverbrauchswerte, sondern protokollieren auch die un-
terschiedlichen Lastphasen der Kompressoren. Darüber hinaus werden Druckabfall und
Leckagen im Rohrleitungsnetz festgestellt; somit wird eine Gesamtbeurteilung des
Druckluftsystems unter Berücksichtigung der Druckluftqualität durchgeführt (Abb. 7).
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Druckluftverbrauchsschwankungen über 24 StundenF.A.D.
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Porsche, Stuttg
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Kompressoren
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Mittwoch 25.09.2002 p min p max p avg
Gesamtlast für den Mittwoch 25.09.2002Reichert, Pfalzgrafenweiler MP 1
Druckverlust und Leckagemessung
Abb. 7
Die ADA-Daten bilden die Grundlage für die anschließende Systemoptimierung mit Hilfe
einer speziell dafür entwickelten Software („Kaeser Energie-Spar-System“, kurz: KESS).
Damit errechnet der Computer nun über den gesamten Druckluft-Verbrauchsbereich ein
optimiertes Energieprofil, ermittelt das dafür geeignete Steuerungskonzept (Spitzenlast-
splitting, Drehzahlregelung etc.) und informiert über Dimensionierung und Zusammen-
schaltung der Kompressoren.
Zum Auswerten der Analysedaten zieht KESS nicht nur Maschinenlaufzeiten und
Stand-by-Kompressoren (zum Absichern der Drucklufterzeugung), sondern auch die
jeweiligen spezifischen Leistungen heran. So entsteht ein Kostenprofil, das klar darüber
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Tel. +49 95 61 6 40 0 – Fax (0 95 61) 6 40 3 00 – www.kaeser.com – E-Mail: [email protected]
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Auskunft gibt, aus wie vielen Kompressoren welcher Art und Größe und welcher Steue-
rung sich die optimale Druckluftversorgung zusammensetzt (Abb. 8).
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Bessere Planung der Druckluftstationdurch Anlagensimulation
Abb. 8
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Selbstverständlich fließen auch Fragen nach Art der Kühlung (Abb. 9; Wasser- oder
Luftkühlung, wobei Letztere üblicherweise um 30 Prozent kostengünstiger ist),
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Optimale KühlungKosten für Luft- bzw. Wasserkühlung von Kompressoren
Kosten für die Kühlung
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Aufgenommene elektr. Leistung des Kompressors in kW
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Luft
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Basis:Betriebsstunden 4000 h/aWasserkosten (ges.) 0,20 €/m³kWh-Preis 0,08 €/kWh
Abb. 9
Größe der Druckluftbehälter (Kessel) und Querschnitte der Rohrleitungen in die Be-
rechnung ein – schließlich ist ein Druckluftsystem stets ganzheitlich zu behandeln. So
werden auch Druckabfallwerte heute nicht mehr dem Zufall überlassen, sondern im Vo-
raus berechnet – und minimiert (Abb. 10). Darüber hinaus befasst sich ein wichtiger
Teil der Planung mit der Druckluftaufbereitung: Sie muss wirtschaftlich mit möglichst
niedrigem Differenzdruck arbeiten und sich flexibel an Teillastphasen anpassen können.
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6,0 bar
P max 7,0 bar
6,1 bar
6,8 bar
Berechnung der Differenzdrücke im Netz
Abb. 10
Die schließlich erstellte 3-D-Zeichnung mit Fließschema (Abb. 11) bildet die Grundlage
für die Ausführung der geplanten Druckluftstation. Sie bietet unter anderem die Mög-
lichkeit, schon auf dem PC-Monitor die Lüftung und die Begehbarkeit (für Wartungs-
zwecke) der Station zu simulieren und zu optimieren.
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R+I-Schema
Aufstellungsplan
Optimale Planung und Installation
Abb. 11
Energie- und Kosteneffizienz nachhaltig sichern
Hat die optimierte, auf höchste Zuverlässigkeit und Energieeffizienz hin ausgelegte
Druckluftstation ihre Arbeit aufgenommen, ist ein wesentlicher Schritt getan, dem aber
weitere folgen müssen: Um die Energie- und Kosteneffizienz der Druckluftversorgung
auch nachhaltig zu sichern, ist es nötig, das Druckluftsystem immer wieder an sich än-
dernde Gegebenheiten anzupassen. Beim Erfüllen der damit verbundenen Aufgaben
leisten Steuerungen, die moderne Informationstechnik nicht nur nutzen, sondern in das
Gesamtsystem „Druckluft“ integrieren, wertvolle Hilfe.
Früher hatten Kompressoren üblicherweise Steuerungen, die bereits bei der Anschaf-
fung darüber entschieden, ob die jeweilige Maschine als Grund- oder Spitzenlastkom-
pressor wirtschaftlich arbeitet. Moderne kompressorinterne Steuerungen wie etwa
„Sigma Control“ basieren hingegen auf Industrie-PC und bieten ungleich mehr Möglich-
keiten. Bis zu fünf programmierte unterschiedliche Steuerungsvarianten machen den
Kompressor fit für spätere Änderungen der Einsatzart und erlauben es, ihn immer wei-
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ter zu optimieren. Integrierte Datenerfassung und -speicherung ermöglichen zudem
vorbeugende Wartung und bilden die Basis für die Anbindung an Teleservice-Systeme.
Dieses Managementsystem ist dank moderner übergeordneter Steuerungsmethoden in
der Lage, auch bei bereits bestehenden Stationen den Energieverbrauch spürbar zu
senken. Bereits in der Vergangenheit konnten übergeordnete (maschinenübergreifen-
de) Steuerungsmethoden den Energieverbrauch von Druckluftstationen deutlich redu-
zieren. Dies wurde mit dem Ersatz der früher meist üblichen Regelungskaskaden durch
Druckbandsteuerungen erreicht.
Heute hingegen ist noch wesentlich mehr möglich: So arbeitet das ebenfalls auf einem
Industrie-PC basierende maschinenübergreifende Druckluft-Managementsystem „Sig-
ma Air Manager“ mit einer adaptiven 3-D-Regelung. Diese berücksichtigt erstmals alle
bei der Steuerung von Kompressoren auftretenden, für die Optimierung der Energieeffi-
zienz relevanten Einflussfaktoren: Sie minimiert erstens die mit Start und Stillsetzung
der Kompressoren verbundenen Schaltverluste. Sie reduziert zweitens den zusätzlichen
Energieaufwand für Druckflexibilität und sie minimiert drittens die Regelverluste in Form
von Leerlauf- und FU-(Regel-)Verlusten.
Das System analysiert unter Berücksichtigung dieser drei Dimensionen ständig, mit
welcher Steuerstrategie sich der erforderliche Energieeinsatz minimieren lässt, und
steuert die Kompressoren entsprechend. So ergibt sich auch bei stark schwankendem
Druckluftbedarf eine hervorragende Energieeffizienz. Als positiver Nebeneffekt wird
auch die Schalthäufigkeit, das heißt die Anzahl der Starts, Last-/Leerlauf-
Umschaltungen und Stillsetzungen deutlich verringert.
Zusätzlich strebt „Sigma Air Manager“ eine weiter verbesserte Druckgüte an. Entschei-
dend ist dabei, dass der Bedarfsdruck, den die Druckluftanwendung vorgibt, möglichst
nie unterschritten werden sollte. Ein Problem bei der Einhaltung des Bedarfsdrucks war
bei bisherigen Steuerungsverfahren zumeist die systembedingte Reaktionsträgheit von
Kompressoren und Gebläsen, speziell in Form von Wartezeiten zwischen Startsignal
und Förderbeginn. Dies berücksichtigt die adaptive 3-D-Regelung durch vorausschau-
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ende Schalthandlungen, die zudem adaptiv so optimiert werden, dass der Bedarfsdruck
in bisher unerreichter Güte eingehalten wird. Im Vergleich zu bisherigen Steuerungsver-
fahren führt das zu einer erheblichen Energieersparnis (Abb. 12).
Abb. 12
Ein Hauptvorteil dieser Industrie-PC-Steuerungsarchitektur ist es, dass sie jederzeit
durch einfache Updates an sich ändernde Bedingungen angepasst werden kann.
Schließlich ist die Steuerungstechnik einem viel rascheren Wandel unterworfen als die
Kompressor-„Hardware“. Der „Sigma Air Manager“ kann aber noch viel mehr: Er ist
nicht nur eine vielseitige, energieeffiziente Steuerung, sondern zugleich ein Webserver,
der – sei es über das betriebliche PC-Netzwerk (Ethernet) oder per Modem über das
Internet – sämtliche Betriebsdaten der Druckluftstation zugänglich macht. Alles, was
dazu gebraucht wird, ist ein PC mit Internet-Browser, denn der „Sigma Air Manager“
liefert fix und fertig aufbereitete HTML-Seiten.
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Außerdem ist es möglich, Stör- und Wartungsmeldungen der einzelnen Maschinen in
der Druckluftstation automatisch per SMS an die Servicezentrale des Herstellers wei-
terzuleiten (Abb. 13). Diese kann im Rahmen des Teleservice Betriebsdaten auch –
weltweit – abfragen und so im Rahmen der bedarfsgesteuerten Wartung zur Unterstüt-
zung des Anwenders und zur Reduzierung der Servicekosten beitragen.
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SIGMA Air Control plus - das Informationssystem auf InternetbasisSIGMA AIR MANAGER
SIGMA CONTROL
Abb. 13
Mit einem solchen System, das über die optionale Abfrage der Daten aus dem Lang-
zeitspeicher des „Sigma Air Manager“ regelrechte Druckluft-Audits online bietet, kann
der Betreiber in Zukunft die Frage, wie viel ein Kubikmeter Druckluft ihn denn nun kos-
tet, quasi per Mausklick beantworten. Kosten und Energieflüsse des Druckluftsystems
werden vollkommen transparent. Das ermöglicht effektives Druckluft-Controlling durch
Kostenüberwachung und Kostenvorgaben ebenso wie das Benchmarking zu anderen
Druckluftsystemen.
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Je mehr die Anwender Transparenz über die Kosten ihrer Druckluftversorgung und Ein-
blick in Einsparpotentiale erhalten, desto näher kommen alle Beteiligten dem Ziel, den
Energieverbrauch der Drucklufterzeugung flächendeckend um 30 Prozent und mehr zu
drosseln – zum Vorteil der Unternehmensbilanzen und der Umwelt (Abb. 14).
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Einsparpotential der Drucklufterzeugung
Energiespar-Kongress 2010„Live“ in der Druckluftstation
Energieanteil Kompressoren
ca. 10 %
ca. 10 %
ca. 6 - 10 %
ca. 2 %
Weitere Einsparmöglich-
keiten durch
Wärmerückgewinnung
Optimierte Druckluft-und Kondensataufbereitung
Optimierung der Bauteile (Motor,
Kompressor Kühler Filter ventile
Optimale Auslastung durch moderne Steuerungen
im Kompressor und zur übergeordneten
Koordination
Leckagereduktion durch Sanierung des
Druckluftnetzes und Absenkung des
mittleren Betriebsdruckes
Abb. 14
Mit Wärmerückgewinnung zusätzlich Energie einsparen
Nicht zu unterschätzen ist der zusätzlich erreichbare Einspareffekt durch Wärmerück-
gewinnung, denn: 100 Prozent der einem Kompressor zugeführten Antriebsenergie
werden in Wärme umgewandelt. Immerhin bis zu 96 Prozent dieser Energie lassen sich
ein zweites Mal verwenden – etwa zu Heizzwecken oder als Prozesswärme. Möglich
wird das aufgrund der Tatsache, dass der Kompressor die komprimierte Luft lediglich
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mit einem Energiepotential auflädt; es entspricht 25 Prozent seiner Leistungsaufnahme.
Erst beim Entspannen der Druckluft wird dieses Potential nutzbar, indem der Umge-
bung Wärme entzogen wird (Abb. 15).
Abb. 15
Durch gezieltes Nutzen der Kompressorabwärme kann daher nicht nur der Elektroener-
giebedarf, sondern zum Beispiel auch der Gasbedarf eines Betriebs gedrosselt werden.
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Ein renommierter Werkzeughersteller spart auf diese Weise 12 Prozent seines vorheri-
gen Gesamtenergiebedarfs ein (Abb. 16)
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Druckluft kann 12% des gesamtenEnergiebedarfs beeinflussen
54%
8%
4%
30%
4%E Power
E Power Compressed Air
Gas reduction Compressed Air Energy recovering
Gas
Water
12% = 105 000 € Gesamt-Einflusszusätzliche Einsparung Gas: 35 000 €/a
Kosten:E- Power: 0,1 €/kWhGas: 0,054 €/kWh
Abb. 16
Durch diese und weitere Einsparungen im Bereich der Drucklufterzeugung konnte der
Hersteller seine Druckluft-Energiekosten um 80 Prozent senken (Abb. 17).
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Druckluft- und Heizungssystem einer modernenWerkzeugproduktion
(Gesamt-Einsparung 56 000 €/a=>80% der Druckluft-Energiekosten
21 000 €/a
35 000 €/a
Abb. 17
Einspareffekte dieser Größenordnung sind natürlich nicht ohne zusätzliche Investitionen
erreichbar. Sie amortisieren sich jedoch in der Regel innerhalb von ein bis zwei Jahren.
Prinzipiell gilt hier, was auch für jeden anderen energieintensiven Produktionsbereich
zutrifft: Höhere Investitionen bei der Systeminstallation machen sich meist schon kurz-
fristig durch deutlich niedrigere Energiekosten bezahlt.
Erfolg zeigt sich in der Praxis
Beispiel 1: Hilti Deutschland GmbH, Produktionswerk Kaufering
Zu den Unternehmen, die das Potential gezielten, systematischen Vorgehens beim Op-
timieren der Druckluftversorgung erkannt und mit Erfolg in der betrieblichen Praxis um-
gesetzt haben, zählt die deutsche Niederlassung der in Liechtenstein heimischen Hilti
AG. Im süddeutschen Produktionswerk Kaufering fertigt Hilti Elektromotoren für die be-
kannten Bohrmaschinen und Bohrhämmer sowie Bauzusatzprodukte. Als in Kaufering
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die Erneuerung und Erweiterung der Druckluftversorgung anstand, zogen die Verant-
wortlichen ein Gesamt-Druckluftaudit mit anschließender Investition in ein genau dem
Bedarf angepasstes Druckluftsystem einer angeblich „schnellen Lösung“ in Form eines
zusätzlichen drehzahlgeregelten Kompressors vor.
Das Audit zeigte unter anderem, dass die vorhandenen Rohrleitungen optimal dimensi-
oniert waren. Zugleich ergab die Analyse, dass sich der erforderliche Maximaldruck
durch den Einsatz moderner Kompressoren und einer zeitgemäßen übergeordneten
Steuerung deutlich absenken ließe. Weniger Druck bedeutet aber immer auch weniger
Energieverbrauch: Schon 0,5 bar weniger Systemdruck verringert Energieverbrauch
und -kosten um immerhin drei Prozent. Um eine bessere Systemauslastung zu errei-
chen, wurde die Erzeugung der Druckluft auf mehrere Grund- und Spitzenlastkompres-
soren verteilt. Zusätzliche Kostensenkungen ergaben sich aus der Installation eines
Wärmerückgewinnungssystems.
Jährliche Folge-Audits sichern die dauerhaft reibungslose Funktion des Druckluftsys-
tems und orten Leckagen. Alles in allem gibt der Erfolg den Verantwortlichen bei Hilti
Recht: Die Druckluftkosten sanken nach der Optimierung der Druckluftversorgung um
38 Prozent.
Beispiel 2: geobra Brandstätter („Playmobil“), Dietenhofen
Im Werk der Firma geobra Brandstätter in Dietenhofen wird Druckluft nicht nur als Me-
dium zum Steuern, Handhaben, Verpacken und für pneumatischen Transport genutzt.
Sie kommt darüber hinaus auch in der Tampon-Druckerei (Abb. 18) zum Einsatz. Dort
erhalten die produzierten „Playmobil“-Spielfiguren, -Fahrzeuge und -Gebäude erst ihre
individuelle Farbgebung.
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Abb. 18
Das Tampon-Druckverfahren nutzt flexible „Stempel“, die sich die Druckfarbe in dem
jeweils erforderlichen Umriss aus einem Reservoir holen, um sie anschließend auf das
entsprechend platzierte und fixierte Werkstück aufzutragen. Dabei ist die Konsistenz
der Farbe entscheidend: Beim eigentlichen Druckvorgang muss exakt so viel Lösemittel
verdunstet sein, dass sich die Farbe beim Kontakt mit dem Werkstück genau dessen
Konturen anpasst und sich zugleich rückstandsfrei vom Stempel löst. Diesen Moment
ohne Hilfsmittel zu erreichen, hieße die Bearbeitungszeit über Gebühr in die Länge zu
ziehen. Zum Beschleunigen dient gezieltes Anblasen mit Luft von rund 0,5 bar Über-
druck. Während für die üblichen Anwendungen im Werk ein Druck von 6 bis 8 bar erfor-
derlich ist, kommt die Blasluft also mit einem deutlich niedrigeren Druckniveau aus. Zu-
nächst kam diese Luft in Dietenhofen ebenfalls aus dem 8-bar-Netz und wurde auf 0,5
bar expandiert.
Eine genaue Analyse des Druckluftbedarfs und die anschließende Optimierung der
Rohrleitungsanschlüsse ermöglichten es, die Blaslufterzeugung aus dem 8-bar-Netz
auszugliedern. Dazu wurde speziell für diese Anwendung eine eigene Station aus drei
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Drehkolbengebläsen installiert. Zur optimalen Anpassung an die Erfordernisse der Pro-
duktion sind diese Gebläse jeweils mit einer Drehzahlregelung ausgestattet. Auf diese
Weise konnte der Energiebedarf für die Drucklufterzeugung von ursprünglich 90 auf
nunmehr 20 kW gesenkt werden. Das bedeutet eine jährliche Energiekostenersparnis
von ca. 42000 €. Noch bedeutsamer als dieser Einspareffekt ist für den Anwenderbe-
trieb freilich die effizienzsteigernde Auswirkung auf die Produktion: Die neue Gebläse-
station habe die Ablüftzeit der Druckfarbe so verkürzt, dass sie praktisch nicht mehr zu
Buche schlage, so der Leiter der Tampondruckerei.
Beispiel 3: Dr. Ing. h. c. F. Porsche AG, Werk 1, Stuttgart-Zuffenhausen
Hohe Energie- und Kosteneinsparungen ergaben sich auch beim Sportwagenhersteller
Porsche. Zunächst wurden im Werk 1 bei der Optimierung des Druckluftsystems die
vorherrschenden relativ großen Druckunterschiede an unterschiedlichen Verbrauchs-
stellen einander angeglichen. Prozessbedingt an einzelnen Abnahmestellen notwendige
höhere Drücke werden heute lokal mit dezentralen Nachverdichtern eingespeist.
Nach dem Optimieren des Rohrleitungsnetzes folgte die Installation einer modernen
Druckluftstation mit luft- statt wassergekühlten Anlagen in optimaler Aufteilung hinsicht-
lich Größe und Liefermenge, die von einer modernen übergeordneten Steuerung koor-
diniert werden. Dieses Druckluft-Managementsystem hilft auch bei den regelmäßigen
Folge-Audits zur Effizienzüberwachung. Der messbare Erfolg – unter anderem belaufen
sich die Einsparungen für die Drucklufterzeugung in diesem Werk auf fast 485 000 kWh
pro Jahr – konnte nur erzielt werden, weil sich die „Energieversorger“ von Porsche der
Bedeutung der Druckluft für die Produktion und für die Kostenrechnung bewusst sind.
Anerkennung erfuhren die Bemühungen von Porsche um ein wirtschaftlicheres und
energieeffizienteres Druckluftsystem im Jahr 2004. Dem Unternehmen wurde in dem
genannten Jahr der „Druckluft effizient“-Preis für das wirtschaftlichste Druckluftsystem
verliehen. Rezzo Schlauch, damals parlamentarischer Staatssekretär beim Bundesmi-
nister für Wirtschaft und Arbeit, überreichte den Preis (Bild 19). Bei dieser Gelegenheit
stellte er fest, dass die Optimierung von Druckluftsystemen zu den wenigen Dingen ge-
hört, die sich für die Umwelt ebenso rechnen wie für das Unternehmen, denn die Inves-
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titionen in die Effizienzsteigerung der Druckluft amortisieren sich dank der verbesserten
Wirtschaftlichkeit in kürzester Zeit.
Abb. 19
Fazit
Die drei Fallbeispiele zeigen nicht nur, dass wirksames Optimieren der Druckluftversor-
gung hohe Effizienzgewinne einbringt. Erfahrungsgemäß lässt sich durch Absenken des
Systemdrucks, Verringern von Leckagen, effiziente maschinenübergreifende Steue-
rung, Einsatz modernster Systemkomponenten und nicht zuletzt durch Nutzen der
Kompressorabwärme der Energieverbrauch der Druckluftversorgung erheblich verrin-
gern. Wer sein Druckluftsystem ganzheitlich analysiert und nach Synergien Ausschau
hält, kann am meisten Energie und Kosten einsparen.