Effiziente Druckluftnutzung. Energieverbrauch und Kosten senken bei Druckluftanlagen

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1 Effiziente Druckluftnutzung Energieverbrauch und Kosten senken bei Druckluftanlagen

2 Inhalte Einsparmöglichkeiten bei Druckluftanlagen Grundlagen der Drucklufttechnik Vorgehensweise im eigenen Betrieb

3 Bedeutung von Druckluft in der Produktion Nahezu jedes produzierende Unternehmen verfügt über eine Druckluftanlage Anwendungen: Antrieb von Montage- und Bauwerkzeugen Prozessluft Förderluft PET-Flaschen-Produktion Webstühle Lackierung

4 Stromverbrauch für Drucklufterzeugung: ca. 14 TWh = kwh Entspricht dem jährlichen Strombedarf der deutschen Bahn Entspricht dem Stromverbrauch einer Stadt mit 1 Mio. Einwohnern Einsparpotenzial: 30 %

5 Lebenszykluskosten Mehr als 2/3 der Lebenszykluskosten von Druckluftanlagen entstehen durch den Energieverbrauch Beispiel Annahme: Leistung 110 kw Jahresbetriebsstunden: 4000 h Volllast: 80 % Strompreis: 0,10

6 Einsparpotenziale Maßnahme Anwendbarkeit [%] Effizienzgewinn [%] Gesamtpotenzial [%] Neuanlagen oder Ersatzinvestitionen: Verbesserte Antriebe (hocheffiziente Motoren) Verbesserte Antriebe (drehzahlvariable Motoren) Technische Optimierung des Kompressors Einsatz effizienter und übergeordneter Steuerungen Wärmerückgewinnung Verbesserte Druckluftaufbereitung, Kühlung, Trocknung, Filterung Gesamtanlagenauslegung inkl. Mehrdruckanlagen Verminderung der Druckverluste im Verteilsystem Optimierung von Druckluftgeräten ,5 3,8 2,1 2,4 4,0 0,5 4,5 1,5 2,0 Anlagenbetrieb und Instandhaltung: Verminderung der Leckageverluste Häufigerer Filterwechsel ,0 0,8 Summe 32,9 Anwendbarkeit = % DLA, in denen diese Maßnahme anwendbar und rentabel ist Effizienzgewinn = % Energieeinsparung des jährlichen Energieverbrauchs Gesamtpotenzial = Anwendbarkeit * Effizienzgewinn Quelle: P. Radgen, E. Blaustein: Compressed Air Systems in the European Union. Energy, Emissions, Savings Potential and Policy Actions

7 Das Druckluftnetz ein Energiefresser im Betrieb Leckageverluste Lochdurchmesser [mm] Energieverlust [kwh] Zusätzliche Stromkosten [Euro/Jahr] Basis: h/a, 7 bar und 0,10 Euro/kWh

8 Bedeutung für die Gesamtwirtschaft Vergleichbare Umsatzsteigerung Vergleichbare Energieeinsparung Einsparung vergleichbarer Umsatz 420 Mio. Euro/a 4,7 Mrd. Euro/a Investition für Investition für 27 Mio. m 2 Optimierung Druckluft Fotovoltaik 126 Mio. Euro 28,7 Mrd. Euro Quelle: P. Radgen, Drucklufttechnik 2004, Strompreis aktualisiert (0,10 /kwh)

9 Warum nicht längst umgesetzt? Der Stromverbrauch in Druckluftanlagen ist häufig für die Betriebsleitung unsichtbar, da er häufig nur einen kleinen Anteil an den Gesamtkosten ausgemacht. Im Unternehmen ist meist niemand direkt für diese Kosten verantwortlich Maßnahmen zur Kostenoptimierung bei der Beschaffung orientieren sich an Investitionskosten, nicht jedoch an den Betriebskosten Die Verantwortlichkeit für die Druckluftanlagen ist üblicherweise über mehrere Managementfunktionen (Produktion, Instandhaltung, Beschaffung, Buchhaltung) verteilt.

10 Anforderungen an Druckluftanlagen Zuverlässigkeit Nichts ist teurer als Produktionsstillstand Höchste Druckluftqualität Für hohe Produktqualität und zur Vermeidung von Schäden an Maschinen Niedrige Kosten Aber meist keine Aufschlüsselung der Kosten für die Druckluftbereitstellung, fehlende Zuständigkeit im Betrieb, fehlende Zeit und Information

11 3 Schritte zu einem optimierten Druckluftsystem: Druckluftbedarf minimieren Druckluftbereitstellung optimieren Wärmerückgewinnung maximieren

12 So geht s nicht Zu lange Schläuche, zu viele Verzweigungen

13 so auch nicht Angesaugte Luft nicht sauber

14 so nicht Unnötige Verjüngung in der Leitung

15 so nicht Schlauchsalat

16 so nicht Einsatz von Druckluftpistolen ist meist nicht sinnvoll

17 so nicht Angesaugte Luft ist nicht sauber

18 und auch so nicht! Beispiel Schleifen Druckabfall von 6,3 bar auf 5,3 bar 30 % weniger Materialabtrag 40 % längere Arbeitszeit Ohne Druckabfall: Arbeitszeit 3 h pro Tag, Personalkosten: 90 Mit Druckabfall: Arbeitszeit 4,2 h pro Tag, Personalkosten: 126 Fazit: 36 Mehrkosten pro Tag, bzw pro Jahr

19 Grundlagen Druckangaben: üblicherweise Überdruck Komprimiert ein Kompressor einen Kubikmeter auf 8 bar, so beträgt der absolute Druck im Behälter 9 bar und die komprimierte Luft hat ein Volumen von 1/9 m 3 Angaben zu Förderleistung und Druckluftbedarf beziehen sich immer auf den entspannten Zustand Hat ein 30 kw-kompressor eine Förderleistung von 300 m 3 /h, so komprimiert er 300 m 3 Luft pro Stunde.

20 Kompressorenbauarten Kolbenkompressor Schraubenkompressor Frequenzgeregelter Schraubenkompressor für Spitzenlast Vorteil: weniger Leerlauf, kleinerer DL-Behälter (DL-Behälter nur bei Ausfall des Kompressors)

21 Betriebsraum Betriebsraum trocken, sauber, kühl, frostfrei Belüftung Kühlung des Kompressorraums und Erwärmung angrenzender Räume Natürliche Konvektion Unterstützte Konvektion mit Ventilator Be- und Entlüftung über Zu- und Abluftkanal Schmutz gefährdet die Betriebssicherheit und erhöht die Wartungskosten!

22 Belüftung von Kompressorenräumen Natürliche Konvektion (ohne Ventilator, ohne Kanäle) Geringste Investitionskosten Geringster technischer Aufwand Automatische Raumlufterwärmung im Winter Zu beachten: Nur bei sehr kleinen Kompressorleistungen anwendbar (bis 7,5 kw) Zusammenbruch der natürlichen Belüftung bereits bei kleinen Störungen (z. B. starke Sonneneinstrahlung)

23 Belüftung von Kompressorenräumen Unterstützte Konvektion (mit Ventilator, ohne Kanäle) Geringste Investitionskosten Geringer technischer Aufwand Automatische Raumlufterwärmung im Winter Zu beachten: Nur bei kleinen/mittleren Kompressorleistungen anwendbar Gefahr bei warmer Ansaugluft

24 Belüftung von Kompressorenräumen Entlüftung über Abluftkanal Mittlerer Investitionsaufwand Mittlerer technischer Aufwand Nur geringe Erwärmung des Kompressorraums Umluftklappe ermöglicht Heizen Schallreduzierung Zu beachten: Mittlere Investition durch Abluftkanal Etwas schlechtere Zugänglichkeit zum Kompressor infolge des Abluftkanals Druckverluste im Kanal

25 Belüftung von Kompressorenräumen Be- und Entlüftung über Zu- und Abluftkanal Kalte Kühlluft und Ansaugluft Geringe Erwärmung des Kompressorraumes Hohe Schallreduzierung Umluftklappe ermöglicht Heizen im Winter Zu beachten: Größter Investitionsaufwand Schlechtere Zugänglichkeit infolge der Zu- und Abluftkanäle Druckverluste im Kanal

26 Wärmerückgewinnung 94 % der in einem Kompressor eingesetzten Energie können zu Heizzwecken verwendet werden.

27 Warmluftheizung Die vom Kompressor erwärmte Luft wird über Luftschächte in die Produktionsbereiche geleitet. Geringe Investitionskosten Keine Umrüstung des Kompressors notwendig Abwärme der Motoren wird mitgenutzt Nur kurze Wege und geringe Temperaturniveaus

28 Warmwasserheizung Wärmerückgewinnung eines öleingespritzten Kühlers 72 % der Abwärme nutzbar bei einem Temperaturniveau von 90 C Erwärmung von Brauch- oder Heizungswasser

29 Energieeinsparung durch Wärmerückgewinnung Kompressor- Nennleistung [kw] Nutzbare Wärme über Rückgewinnungs- Systeme [kw] Öleinsparung bei Betriebsstunden/a [l/a] Jährliche Ersparnis bei 0,70 Euro/l [Euro] ,

30 Zusätzliche Druckluftnetze Für Anwendungen, die ein von der Hauptanwendung stark abweichendes Druckniveau benötigen, empfiehlt sich die Installation eines eigenen Netzes Bsp. Sperrluft: Die Luft wird zuerst auf über 6 bar verdichtet und dann für die Sperrluft wieder entspannt. Besser geeignet ist ein separates 1-bar-Netz und ein Drehschieberkompressor

31 Warum muss Druckluft aufbereitet werden? Unaufbereitete Druckluft zerstört Druckluftleitungen und Werkzeuge und führt somit zwangsläufig zu teuren Instandhaltungskosten sowie zu Produktionsstillständen. Unaufbereitete Druckluft führt zu Qualitätseinbußen im Produktionsprozess.

32 Druckluftqualitätsklassen Klasse Feste Verunreinigungen 0,1μ<d 0,5μ 1,0μ<d 5,0μ 0,1μ 0,5μ<d 1,0μ Feuchtigkeit (dampfförmig) DTP Restfeuchte Gesamtölgehalt (flüssig und dampfförmig) 0 besser als 1 und gesondert zu vereinbaren 1 n. V o C 0,003 g/m 3 0,01 mg/m o C 0,11 g/m 3 0,1mg/m o C 0,88 g/m 3 1mg/m o C 6 g/m 3 5mg/m o C 7,8 g/m o C 9,4 g/m Maximale Teilchenanzahl pro m 3 der gegebenen Größen in μm gemessen nach ISO Bezugsbedingungen 1 bar absolut, 20 o C, 0 % r.f. Maximaler Drucktaupunkt gemessen nach ISO Bezugsbedingungen 7 bar Betriebsdruck, 20 o C Maximaler Gesamtölgehalt gemessen nach ISO und ISO Bezugsbedingungen 1 bar absolut, 20 o C, 0 % r.f. Qualitätsklassen gemäß ISO

33 Trocknungsverfahren Kältetrockner: Absenkung der Feuchte bis ISO Klasse 4, DTP 3 o C Warmgenerierender Adsorptionstrockner: Absenkung der Feuchte bis ISO Klasse 1, DTP -70 o C Wenn trockenere Luft gefordert ist oder Leitungen im Freien verlegt sind Gute Ölvorabscheidung Partikelabscheidung nach dem Adsorptionstrockner Achtung: kaltregenerierender Adsorptionstrockner benötigt 20 % der Druckluft für die Regeneration

34 Anordnung des Trockners Installation des Trockners VOR dem Druckluftbehälter Pro Trockene Luft im Druckbehälter Contra Trocknerauslegung bestimmt durch Kompressorliefermenge Kein Wasserausfall im Behälter Trocknung eines Teilluftstromes nicht möglich Drucklufteintrittstemperatur höher Kompressorliefermenge ist maximale Luftmenge für den Kältetrockner Installation des Trockners NACH dem Druckluftbehälter (übliche Anordnung) Pro Trockner kann für Teilluftstrom ausgelegt werden Kondensat im Druckbehälter Contra Niedrigere Drucklufteintrittstemperatur Trockner überlastet bei schlagartig großem Luftverbrauch 70 % des Kondensats werden im Druckbehälter oder Zentrifugalabscheider abgeschieden

35 Filter So viel wie nötig, so wenig wie möglich Je höher die Reinigungswirkung der Filter, desto größer der Druckverlust und desto mehr Energie muss der Kompressor aufbringen und die Energiekosten steigen. Mit höherer Güteklasse steigen auch die Kosten der Filter. Regelmäßiger Austausch der Filter und Reinigung der Ansauggitter. Der Druckverlust durch Trockner und Filter sollte 0,7 bar nicht überschreiten; andernfalls sind sie verbraucht oder der Querschnitt zu klein gewählt. Für die verschiedenen Anwendungsgebiete gibt das VDMA-Einheitsblatt Druckluftqualität - Liste empfohlener Reinheitsklassen gemäß ISO Empfehlungen für die Druckluftreinheit.

36 Wechselintervalle für Oberflächen-/Tiefenfilter

37 Druckregelung Dezentrale Druckregelung (Druckminderer) Zu beachten: Vordruck und Durchflussmenge (häufig vergessen: wenn Vordruck gesenkt wird, dann müssen Druckminderer aufgedreht werden)

38 Öler Gezielte Schmierung von Verbrauchsgegenständen Zu beachten: Wartungsaufwand Einmal geölte Werkzeuge müssen weiter geölt werden, Neuanlagen sollten nicht geölt werden Mit dem richtigen Öl (nach DIN Teil 2 mit einer Viskosität von 21 mm 2 /s bei 40 oc (HLP 32)) ganz wenig ölen

39 Kondensatanfall Durchschnittlicher Wassergehalt der Luft Kondensatanfall je 10 Normkubikmeter im Zyklonabscheider Nachkühler Kessel Druckluft- Kältetrockner Filter Winter 25 g/m 3 3,5 g/m 3 3,5 g/m 3 -- Frühjahr / Herbst 28 g/m 3 6 g/m 3 9,5 g/m 3 2 g/m 3 Sommer 53 g/m 3 9,5 g/m 3 21,5 g/m 3 3 g/m 3 Quelle: Druckluft-effizient

40 Kondensatableiter Mechanisch wirkender Schwimmerableiter Zeitgesteuertes Magnetventil Elektronisch niveaugeregelter Kondensatableiter Vorteile Keine Fremdenergie Geringe Investitionskosten Ableitung Kondensat nach Anfallmenge Kein Druckluftverlust Geringer Platzbedarf Mittlere Investitionskosten Einfache Installation Ableitung nach Anfallmenge Kein Druckluftverlust Meldung bei Fehlfunktionen Unempfindlich gegen Schmutz Wartungsarm Hohe Betriebssicherheit Nachteile Mechanik ist empfindlich gegen Verschmutzung Hoher Wartungsaufwand Keine Meldung bei Fehlfunktionen Hoher Druckluftverlust Starke Verdüsung des Kondensates, damit Emulsionsbildung und Probleme bei der Kondensataufbereitung Keine Meldung bei Fehlfunktion Fremdenergie Investitionskosten Fremdenergie

41 Druckverlust im Leitungsnetz Der Druckverlust ist abhängig von: Rohrlänge Rohrdurchmesser Leckage 1 Bar zusätzlich erhöht die Energiekosten um 6 10 % im 8 bar-netz Druckabfall von 6 bar auf 5 bar ergibt 30 % weniger Leistung der Werkzeuge und Anlagen Der Druckabfall vom Ausgang der Kompressorenstation bis zum Verbraucher sollte 0,1 bar nicht übersteigen.

42 Druckverlust im Rohr

43 Druckverlust durch Einbauten und Verengungen Druckabfälle durch: zu kleine Luftleitungen minderwertige Kupplungen Flaschenhälse T-Stücke statt Hosenstücke Zugesetzte oder ungeeignete Filter Zu lange Leitungen und Schläuche

44 Hauptleitung / Verteilungsleitung / Anschlussleitungen Ringschluss: doppelte Kapazität und höhere Versorgungssicherheit Besteht die Gefahr, dass der Trockner ausfällt, dann 180 o -Bogen Richtwerte für Druckverluste: Δ p [bar] Bemerkung Rohrleitungsnetz 0,1 Hauptleitung: 0,03 bar Verteilerleitung: 0,03 bar Anschlussleitung: 0,03 bar Anschlusszubehör 0,5 Wartungseinheit, Schnellschlusskupplung, Schlauch Je Trockner (ohne Filter) 0,1-0,3 Vorfilter 0,1-0,3 Filterelement spätestens bei Δ p = 0,35 bar wechseln Hochleistungsfilter 0,1-0,3 Filterelement spätestens bei Δ p = 0,35 bar wechseln Aktivkohlefilter 0,1-0,3 Spätestens mit Hochleistungsfilter wechseln

45 Druckabfall in Leitungen Druckfresser: Lange Leitungen Kleine Innendurchmesser Enge Leitungskrümmer Verengungen Armaturen und Anschlüsse Nur kleiner Druckverlust bei Kugelhähnen mit vollem Durchgang Klappenventilen

46 Rohrdimensionierung Druckverluste entstehen durch Widerstände wie Fittings, Armaturen, Filter, Abzweigungen usw. Um die Nennlänge zu berechnen, sind für diese Einbauteile die entsprechenden Ersatzlängen der gestreckten Rohrlänge hinzuzufügen. Die Nennlänge bildet die Basis für die Dimensionierung der Rohre Bsp. Ein Winkel von 90 o und 50 mm Durchmesser entspricht einer gestreckten Länge von 1 m. Ein Bogen mit gleichem Durchmesser entspricht einer gestreckten Länge von nur 0,5 m. T-Stücke sind sehr ungünstig; besser Hosenstücke

47 Rohrdimensionierung

48 Rohrdimensionierung Beispiel: Dimensionierung einer Druckluft-Hauptleitung Erster Schritt: vorläufigen Innendurchmesser bestimmen Momentaner Bedarf 1000 m 3 /h Geplante Steigerung: 20 % 200 m 3 /h Leckage: 10 % 120 m 3 /h Gesamtbedarf 1320 m 3 /h Minimaler Betriebsdruck Druckabfall Gestreckte Länge des Hauptnetzes 7 bar 0,1 bar 400 m Lösung nach Nomogramm: 105 mm

49 Rohrdimensionierung Zweiter Schritt: Bestimmen der Ersatzlänge der Widerstände Widerstände in der Leitung 10 Stk. Normalkrümmer a 1,35 m 13,5 m 30 Stk. T-Stücke a 13 m 390 m 10 Stk. Kugelhähne a 2 m 20 m Lösung: Ersatzlänge nach Nomogramm 424 m Dritter Schritt: Mit der Summe (ca. 820 m) aus gestreckter Länge und Ersatzlänge wird im Nomogramm der endgültige Rohrdurchmesser ermittelt. Ergebnis: 125 mm

50 Rentabilität von Rohren mit strömungstechnisch optimalen Querschnitten Einsatzdaten Druck: 6 bar Nennlänge: 200 m Volumenstrom: 0,2 m 3 /s Lösungsmöglichkeiten Rohrinnendurchmesser Druckabfall Investitionskosten Energiekosten zur Kompensation des Druckabfalls 90 mm 0,04 bar Euro 150 Euro / Jahr 70 mm 0,2 bar Euro 600 Euro / Jahr 50 mm 0,86 bar Euro Euro / Jahr Wer bei den Anschaffungskosten spart, wird bei den Folgekosten zur Kasse gebeten

51 Leckagen Leckagen sind die fleißigsten Druckluft-Verbraucher sie arbeiten rund um die Uhr Viele kleine Löcher ergeben ein großes Leck Lochdurchmesser [mm] Energieverlust [kwh] Zusätzliche Stromkosten [Euro/Jahr] Basis: h/a, einem Druck von 7 bar und 0,10 Euro/kWh

52 Leckagemessungen im Schnitt 20 % einsparbar Die meisten Leckagen finden sich bei den Verbrauchern (Werkzeuge und Maschinen) Ursachen für Leckagen Falsche Auswahl von Verbrauchern und Komponenten Konstruktionsbedingte Mängel, sowohl bei Komponenten als auch bei Anlagenbestandteilen Falsche Werkstoffwahl Pfusch

53 Bestimmung der Leckagemenge durch Einschaltdauermessung Die Messung erfolgt zu einer produktionsfreier Zeit (z.b. am Wochenende), in der die Verbraucher zwar ausgeschaltet, jedoch unter Druck sind. Durch die Leckagen im System wird Druckluft verbraucht und der Netzdruck sinkt. Der Testkompressor muss die Leckageverluste immer wieder ersetzen. Über eine Messzeit T hinweg (z. B. eine Stunde - die Messzeit sollte aber mindestens fünf Schaltzyklen umfassen) werden die Einzellaufzeiten des Kompressors (t1, t2,...) gemessen und addiert. Über die Liefermenge des Kompressors und die jährliche Betriebszeit wird damit die Leckagemenge ermittelt.

54 Bestimmung der Leckagemenge durch Behälterentleerung

55 Aufgaben des Druckluftbehälters Druckluftspeicherung Kondensatabscheidung Pulsationsdämpfung Druckausgleich kleinere Kompressoren mit besserer Auslastung

56 Berechnung der Behältergröße Berechnung der Behältergröße für zentrale Behälter Auslegung auf 50 % Auslastung

57 Steuerung und Regelung Ziel: möglichst hohe Auslastung der Kompressoren Viele Laststunden wenige Leerlaufstunden (30 % Energieverbrauch im Leerlauf) Zusatznutzen: weniger Verschleiß

58 Welche Regelungsarten gibt es? Last-Aus (bei Kolbenkompressoren) Last-Leerlauf-Aus (Schraubenkompressoren) Drehzahlregelung (Schraubenkompressoren mit Frequenzumrichter, gute Anpassung an schwankenden Druckluftverbrauch, wirtschaftlich für den Spitzenlastbetrieb)

59 Übergeordnete Steuerung: Druckabhängige Kaskadensteuerung Jedem Kompressor ist ein bestimmter Schaltbereich durch die übergeordnete Regelung zugewiesen. Die Reihenfolge wird nach einem festen Plan gesteuert. Dabei wird keine Rücksicht auf den aktuellen Luftverbrauch genommen. Große Unterschiede in den Betriebsstunden der einzelnen Kompressoren, da die Spitzenlastkompressoren selten und die Grundlastkompressoren ständig laufen. weit gespreiztes Druckband, dadurch durchschnittliches Druckniveau sehr hoch (je Bar ca % höherer Energieverbrauch) Nur bis maximal 4 kleine Kompressoren zu empfehlen, um Druckband zu begrenzen und Energiekosten zu sparen (Verkleinerung der Druckdifferenzbereiche führt zu einer Zunahme der Belastungszyklen)

60 Reduzierung der Leerlaufverluste

61 Elektronische Grundlastwechselschaltung Kompressoren werden verbrauchsabhängig gestartet und be- und entlastet Steuerung von bis zu 16 Kompressoren in einem engen Druckband von ca. 0,4 bar möglich (Energieeinsparung durch niedriges Druckniveau)

62 So geht s: Vorgehensweise im Betrieb 1. Vermeidung und Beseitigung von Leckagen 2. Richtige Wahl des Druckniveaus 3. Einsatz effizienter Endgeräte 4. Richtige Wahl von Kompressoren, Anschlüssen und Verbindungen 5. Optimierte Regelung und Steuerung 6. Richtige Wahl der Aufbereitung 7. Nutzung der Kompressorabwärme 8. Schulung der Anwender

63 1. Vermeidung von Leckagen Mögliche Leckagestellen Undichte Kupplungen und Schlauchschellen Undichte Schraub- und Flanschverbindungen Poröse / defekte Schläuche Undichte Dichtungen der Werkzeuge und Maschinen Fehlerhafte Kondensatableiter Undichte oder falsch installierte Trockner, Filter, Wartungseinheiten

64 Ortung von Leckagen Wie finde ich Leckagen? Leckspray Seifenwasser Ultraschallmessgerät Gehör Maximal tolerierbare Leckageraten: 5 % bei kleinen Netzen 7 % bei mittleren Netzen 10 % bei größeren Netzen % bei sehr großen Netzen (z. B. Stahlwerke)

65 Vermeidung von Leckagen Achten Sie auf gute Materialien: Kupplungen aus Messing sind zwar billig, verschleißen aber schnell Verwenden Sie 2-Komponentendichtungen statt Kunststoffdichtungen 2-Komponentendichtringe aus Metall/Polymer können wieder verwendet werden und haben eine Garantie auf 15 Jahre Dichtheit Kein Hanf zum Abdichten!! Installieren Sie bedarf- oder zeitgesteuerte Absperrungen von Teilnetzen. Sinnvoll kann eine elektrische Verknüpfung von Lichtschaltern mit Strangabsperrventilen sein.

66 2. Richtige Wahl des Druckniveaus Stellen Sie die Druckhöhe auf den erforderlichen Druck ein. Der Betriebsdruck ergibt sich aus dem am Verbraucher bereitzustellenden Druck und den Druckverlusten vom Verbraucher bis zum Erzeuger, inkl. Druckabfall in der Verdichterstation und dem Druckregelbereich. Beispiel: Druck am Verbraucher Druckabfall vom Verbraucher bis zur Kompressorstation (einschließlich Aufbereitung mit Kältetrockner und einem Filter) 6 bar 1 bar Betriebsdruck Regelbereich Maximaldruck der Kompressoren 7 bar 0,5 bar 7,5 bar Ist der ermittelte Maximaldruck größer als 7,5 bar, besteht Handlungsbedarf

67 Messung des Druckverlustes Während des Produktionsbetriebes an verschiedenen Endabschnitten vor dem letzen Verbraucher ein Manometer anbringen. Die Drücke müssen zeitgleich abgelesen werden (zweiter Mitarbeiter und Handys!) Die Differenz der Drücke sollte nicht größer als 1 bar sein.

68 Verringern des Druckverlustes Beseitigen Sie Nadelöhre. Vermeiden Sie Zwischenstücke. Setzen Sie Armaturen mit vollem Durchgang ein. Wählen Sie Schnellkupplungen / Kugelventile mit guter Durchflusskapazität und geringem Druckverlust. Achten Sie bei Kugelhähnen und Kupplungen auf vollen Durchgang. Wählen Sie Leitungen und Schläuche mit ausreichendem Durchmesser. Entfernen Sie unnötige Einbauten. Verlegen Sie die Leitungen möglichst geradlinig. Verwenden Sie Hosenstücke und Bögen statt Knie- und T-Stücke. Setzen Sie Spiralschläuche nur dort ein, wo nötig und dann so kurz wie möglich. Warten Sie Filter und Wartungseinheiten regelmäßig. Erweitern Sie eine Stichleitung zu einer Ringleitung.

69 Filterelemente regelmäßig wechseln Energie- und Filterkosten in Abhängigkeit vom Zeitpunkt des Filterwechsels Filterelemente sollten einmal im Jahr, spätestens bei einem Differenzdruck von 350 mbar getauscht werden. Für Aktivkohlefilter: max Betriebsstunden bzw. 3 Monate, abhängig von der Eintrittstemperatur und dem Ölgehalt auch häufiger

70 3. Einsatz effizienter Endgeräte Prüfen Sie die Anwendungen und Werkzeuge auf ihre Notwendigkeit. Eventuell ist eine elektrisch betriebene Anwendung wirtschaftlicher. Ersetzen Sie Druckluft-Pistolen durch Industriestaubsauger oder Druckluftsauger: schont die Maschine, spart Energie und hält die Halle sauber. Eine 2-mm-DL-Pistole kostet im Dreischichtbetrieb (rund um die Uhr angeschaltet) 2000 Euro/Jahr. Wenn eine Druckluft-Pistole notwendig ist: Schalten Sie einen kleinen DL-Behälter (5 l) vor, damit das Netz nicht belastet wird Setzen Sie Drehschieberkompressoren auf niedrigem Druckniveau zum Heben von Blechen und Kartons und für Sperrluft ein.

71 4. Richtige Wahl von Kompressoren, Anschlüssen und Verbindungen Auf die richtige Größe von Kompressoren, Anschlüssen und Verbindungen achten Leerlauf der Kompressoren vermeiden Zu häufiges Schalten der Kompressoren führt zu vorzeitigem Verschleiß der Elektromotoren

72 5. Optimierte Regelung und Steuerung Die Schaltdifferenz der Schraubenkompressoren sollte zudem 0,5 bar nicht wesentlich überschreiten. Ein zu hoher Ausschaltdruck sollte vermieden werden, um das durchschnittliche Druckniveau so niedrig wie möglich zu halten. Minimieren Sie Leerlaufverluste und das Schaltspiel von Ein- und Ausschaltdruck. Eine Drehzahlregelung des Spitzenlastkompressors oder mehrere kleine Verdichter passen die Luftliefermenge sehr gut an schwankenden Bedarf an. Verschalten Sie mehrere Verdichter mit einer effizienten übergeordneten Steuerung. Setzen Sie Wirkungsgrad-optimierte Antriebsmotoren der Effizienzklasse 1 (EFF 1) ein.

73 6. Richtige Wahl der Aufbereitung Unzureichende Aufbereitung verursacht erhöhte Instandhaltungskosten, Qualitätseinbußen im Prozess, mögliche Produktionsstillstände Unnötige Aufbereitung verursacht Investitions- und erhöhte Energiekosten Trocknung mit Kältetrockner immer zentral Dezentrale Aufbereitung, wenn besondere Anforderungen an einzelnen Abnahmestellen gegeben sind oder bei kontaminiertem Leitungssystem Setzen Sie einen elektronisch niveaugesteuerten Kondensatableiter ein: Er leitet nach Anfallmenge ab, hat keinen Druckverlust, ist unempfindlich gegen Schmutz, verklebt nicht, ist wartungsarm und bietet eine hohe Betriebssicherheit

74 7. Nutzung der Kompressorabwärme 94 % des vom Kompressor verbrauchten Stromes kann als Wärme genutzt werden. Die Abluft des Kompressorgehäuses kann im Winter in die Fertigungshalle geführt werden. Die Abwärme des Ölkühlers des Kompressors lässt sich zur Warmwasserbereitung oder für Heizzwecke nutzen.

75 8. Schulung der Anwender Informieren Sie Ihre Mitarbeiter. Schulen Sie das Bedien- und Instandsetzungspersonal. Den Mitarbeitern sind häufig die Kosten von Leckage nicht bewusst. Hängen Sie Zettel mit entsprechenden Hinweisen an Leckstellen und legen Sie die Zettel für die Mitarbeiter aus. Veranstalten Sie regelmäßig einen Tag der Druckluft Lassen Sie die Mitarbeiter Leckagen markieren In Workshops erarbeiten die Angestellten Verbesserungsvorschläge zur Energieoptimierung

76 Maßnahmen aus dem Unternehmenszirkel Druckluft Neue Druckluft-Pistolen Druckluft-Sauger Energieworkshop durchführen Abschalten und absperren Filter ausbauen (Luft zu sauber) Einzelne Hallen absperren (nicht alle Hallen 3 Schichten), Magnetventile einbauen Druckhöhe reduzieren Schläuche durch feste Leitungen ersetzen Kostenstelle einrichten Druckhalteventil Leitungen größer dimensionieren Regelmäßige Begehungen Ansaugluft nicht mehr aus Halle (Luft ölhaltig)

77 Maßnahmen aus dem Unternehmenszirkel Druckluft einen Kompressor ganz abgestellt (nur Leerlauf) Armaturen verbessern, Schläuche verkürzen Verschraubungen statt Kupplungen Programmierfehler in übergeordneter Steuerung beseitigen Filter reduzieren Wärmerückgewinnung Netze miteinander verbinden Leckagen, Leckagen, Leckagen

78 Weiterführende Informationen Druckluft-Check

79 Dieses Projekt wurde vom Bayerischen Staatsministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz im Rahmen der EU-Strukturförderung für regionale Entwicklung (EFRE) finanziert.