Energieeinsparpotentiale bei der Druckluftversorgung

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Elisabeth Kerner
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1 Energieeinsparpotentiale bei der Druckluftversorgung Vortrag am bei der IHK Region Mannheim im Netzwerkdialog Süd Dr.-Ing. Rolf Diemer Dipl.-Ing. (FH) Michael Feihl Eproplan GmbH Beratende Ingenieure Schöttlestraße 34 A D Stuttgart Tel.: (07 11) Fax: (07 11) info@eproplan.de Internet:

2 Inhalt Kosten der Druckluft Druckluft sparen Druckluft effizient erzeugen Abwärme nutzen Zusammenfassung 2

3 Warum reden wir über Druckluft? EU-Studie [1] 2000: Der jährliche Stromverbrauch der Deutschen Bahn (14 TWh) wird für die Erzeugung von Druckluft in Deutschland jährlich aufgewendet. Ca. 30 % sind davon durch Systemoptimierungen einsparbar! Kampagne Druckluft-effizient [2] 2004: Die DL-Systeme von 59 Firmen wurden messtechnisch analysiert. 33,6 % durchschnittlich mögliche Energiebzw. Kosteneinsparungen konnten nachgewiesen werden! 3

4 Wirtschaftliche Haupteinsparpotenziale (Erfahrungswerte) Druckluft 5 30 % Beleuchtung 5 70 % Wärmeversorgung 5 30 % Lüftungstechnik 5 25 % Kälte-, Kühlwasser 5 30 % Abwärmenutzung Organisatorische Maßnahmen 4

5 Einsparpotenziale bei der Druckluftversorgung Energieeinsparung % % % Neuanlagen oder Ersatzinvestitionen Anwendbarkeit (1) Effizienzgewinn (2) Gesamtpotenzial (3) Verbesserte Antriebe (hocheffiziente Motoren) 25% 2% 0, 5% Verbesserte Antriebe (drehzahlvariable Antriebe) 25% 15% 3,80% Technische Optimierung des Kompressors 30% 7% 2,10% Einsatz effizienter und übergeordneter Steuerungen 20% 12% 2,40% Verbesserte Druckluftaufbereitung (Kühlung, Trocknung und Filterung 10% 5% 0,50% Gesamtauslegung inkl. Mehrdruckanlagen 50% 3% 1,50% Verminderung der Druckverluste im Verteilersystem 50% 3% 1,50% Optimierung von Druckluftgeräten 5% 40% 2,00% Anlagenbetrieb und Instandhaltung Verminderung der Leckageverluste 80% 20% 16,00% Häufigere Filterwechsel 40% 2% 0,80% Summe 28,90% Legende: (1) % DLA, in denen diese Maßnahme anwendbar und rentabel ist (2) % Energieeinsparung des jährlichen Energieverbrauchs (3) Einsparpotenzial = Anwendbarkeit x Effizienzgewinn Quelle: Radgen, Blaustein

6 Fragen an einen Industriebetrieb Wieviel m 3 Druckluft verbrauchen Sie pro Jahr? Ginge es auch mit weniger? Wieviel % sind davon Leckagen? Könnten Sie diese reduzieren - wie? Was kostet Ihre Druckluft? Ist das teuer oder billig? Nutzen Sie die Abwärme Ihrer Kompressoren? Nein, warum nicht?... 6

7 Wozu wird Druckluft verwendet? Steuerluft z. B. für Ventilsteuerungen Positionieren Verpackungsmaschinen (steuern & antreiben) Materialtransport, -mischung Papierschneiden Rohmaterialtransport? Druckluft sollte nur dort verwendet werden, wo sie klare Vorteile gegenüber Strom besitzt! 7

Vergleich Strom- / Druckluftwerkzeuge Wie

8 Vergleich Strom- / Druckluftwerkzeuge Wie teuer ist Druckluft? 1Nm 3 pro Min ohne Berücksichtigung der Leckagen u. Druckverluste DL mit 6 bar ü 10:1 Bohrmaschine ca. 0,8kW Welle Kompressor ca. 8kW el Nur ca. 10 % des Energieaufwandes stehen für die Anwendung zur Verfügung! 8

9 Übersicht Druckluftkosten Gesamtkosten Druckluft (Life Cycle Cost) 6% 16% Energiekosten Wartungskosten Investition Annahmen [3]: Leistung 110 kw 78% Lebensdauer 15 a Betriebsstunden 4000 h/a Energiepreis 5 ct/kwh 9

10 Szenarien Leckagekosten Kosten für Leckagen Kosten [ ] % Leckage 25% Leckage 30% Leckage Kompressorenleistung [kw] 10

11 Einsparpotenziale Druckluft Druckluft sparen Leckagereduktion: Bestimmen der Leckagemengen bzw. -rate mit z. B. Aufzeichnen der Last- und Betriebsstundenzähler während der Produktion und während der Betriebsruhe über eine bestimmte Zeit digitale Laufzeiterfassung durch z. B. Kompressorenhersteller über eine Woche oder länger kontinuierliche Druckmessung und Aufzeichnung während des Betriebes über mehrere Tage - Drucksensor mit Datenlogger kontinuierliche Druckluftverbrauchsmessung - Messstrecke Leckage orten (z. B. Betriebsbegehung mit Ultraschallgerät, Durchflussmessgerät) 11

12 Einsparpotenziale Druckluft Druckluft sparen Leckagereduktion z. B. durch: Automatische Absperrhähne, um Netz oder Teile davon bei Betriebsruhe (Schichtbetrieb) abzusperren Flexibles Netz so kurz wie möglich. Absperrhähne zum Festnetz. Wöchentlich auf Leckage überprüfen Elektronische statt zeitgesteuerte Kondensatableiter Adäquates Festnetz - verschweißt, verpresst oder verklebt! Mindestens jährliche Überprüfung auf Leckage - Fachbetrieb? 12

13 Druckluft Benchmarks Spezifischer Leistungsbedarf Druckluft-Kennzahl 7,20 0,120 0,100 kw/(m 3 /min) [2] 0,050 kwh/m 3 13

14 Einfluss Ansaugtemperatur für Drucklufterzeuger 35 Einfluss Ansaugtemperatur für die Fördermenge Kompressoren (10 bar ca. 30 m³/min) Fördermenge m³ kwh/m³ 6,6 X kwh/m³ 7,7 X 20 kwh/m³ 9,8 X 17 kwh/m³ 10,4 X 0 20 C 25 C 30 C 35 C Ansaugtemperatur spez. Leistung kw/m³/min spez. Leistung kw/m³/min 14

15 Einsparpotenziale Druckluft Bedarfangepasstes Druckniveau Maximaldruck = Verbraucherdruck z. B. 6bar ü + Leitungsdruckverluste (<1bar) + Druckspreizung (0,5bar) = 7,5 bar ü [7] Der spez. Leistungsbedarf steigt pro [bar] um ca. 6 % bis 10 % Die Leckage [Nm3/min] ist proportional zum Druckniveau [bar a ] Einsatz eines Druckminderers? Ein Druckminderer der ständig 1bar drosselt ist, wie mit angezogener Handbremse fahren! 15

16 Einsparpotenziale Druckluft Druckverluste zu geringe Leitungsquerschnitte (Flaschenhälse) zugesetzte Filter, Kühler ungeeignete Armaturen, Schlauchkupplungen zu lange (Spiral-)Schläuche, zu viele Kupplungen 16

Drucklufterzeugung - Energieströme Abwärme vom Betriebsmotor (wird der Kühlluft zugeführt) 9 % Durch Kühlung des Öls rückgewinnbare Wärmemenge (Ölkühler) 72 % Durch Kühlung der Druckluft

17 Drucklufterzeugung - Energieströme Abwärme vom Betriebsmotor (wird der Kühlluft zugeführt) 9 % Durch Kühlung des Öls rückgewinnbare Wärmemenge (Ölkühler) 72 % Durch Kühlung der Druckluft rückgewinnbare Wärme 13 % Gesamte elektrische Leistungsaufnahme 100 % M it Hilfe der WÄRMERÜCKGEWINNUNG wird aus dem Energiefresser Druckluft eine energiesparende Technologie für das 21.Jahrhundert! Wärmeabstrahlung der Kompressoranlage an die Umgebung 2 % Wärme die in der Druckluft verbleibt 4 % Für Wärmerückgewinnung nutzbare Wärmemenge 94 % Brauchwasser mit > 60 C, Absorptionskältemaschine zur Klimatisierung etc. Raumheizung, Trocknen Ihrer Produkte, Regenerieren des Adsorptionstrockners etc.! 17

65 C Heizungsrücklauf Einsparung Erdgas kwh Einsparung Strom KWh

18 Abwärmenutzung aus Drucklufterzeugung 9,76 m³/min 9,76 m³/min 9,76 m³/min 7,08 m³/min Neu WRG Max. 65 C KCS75-7, LS Neu WRG Max. 65 C Heizungsrücklauf Einsparung Erdgas kwh Einsparung Strom KWh Einsparung /a Einsparung CO 2 t/a Invest Amortisation a , ,8 18

Kompressoren von verschiedenen Herstellern Im

19 Übergeordnete Steuerung Die über Jahre gewachsene Druckluftstation unterschiedlich alte Kompressoren von verschiedenen Herstellern Im Leerlauf werden % Energie der Vollastenergie verbraucht, ohne Luft zu produzieren. Grundlastwechselschaltung Reihenfolgeschaltung Druckbandregelung 19

20 Übergeordnete Steuerung 20

21 Übergeordnete Steuerung Grundsätzlich läuft die Kombination, die dem Verbrauch entspricht Die großen Kompressoren laufen Grundlast Die Spitzen werden von den kleineren Anlagen abgedeckt Die Lastwechsel werden drastisch reduziert weniger Verschleiß Die Kompressorlaufzeiten (Betr. Stunden) verringern sich Die Energiekosten für Drucklufterzeugung werden deutlich gesenkt 21

22 Zusammenfassung Erhebliche Energieeinsparpotenziale bei Druckluft meistens vorhanden Viele Einsparmaßnahmen wirtschaftlich umsetzbar Einsparstrategie: Druckluft sparen Druckluftverluste minimieren Druckluftbereitstellung optimieren Wärmerückgewinnung Kümmern Sie sich um Druckluft, holen Sie sich professionelle Unterstützung So erreichen Sie Kosteneinsparungen 22

76988-38 Telefax +49 711 76988-51 E-Mail: r.diemer@eproplan.de Michael Feihl Dipl.-Ing.

23 Fragen Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Rolf Diemer Dr.-Ing. Geschäftsführender Gesellschafter Eproplan GmbH Beratende Ingenieure Schöttlestraße 34 A D Stuttgart Telefon Telefax r.diemer@eproplan.de Michael Feihl Dipl.-Ing. (FH) Leiter Technische Gebäudeausrüstung Prokurist und Gesellschafter Eproplan GmbH Beratende Ingenieure Schöttlestraße 34 A D Stuttgart Telefon Telefax m.feihl@eproplan.de 23

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