Drucklufttechnik Spürbar reduzierter Energieeinsatz dank neuester Drucklufttechnik

Schüttgut ist nicht gleich Schüttgut und je nach seiner Beschaffenheit erfordert es eine entsprechende Art des pneumatischen Transports mit druck- und qualitätsmäßig angepasster Druckluft. Wer pneumatisch fördert, sollte sein System jedoch ganzheitlich betrachten. Es birgt häufig enorme Energiesparpotenziale.

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Dass der Energieverbrauch den Löwenanteil der Druckluftkosten verursacht, ist nichts Neues. Für viele Betreiber noch immer neu sind allerdings die unterschiedlichen Möglichkeiten, wie sich die Versorgung mit Druckluft optimieren lässt, damit erheblich Geld eingespart werden kann. Eine im Jahr 2012 veröffentlichte Studie hat gezeigt, dass bereits vorhandene Druckluftsysteme ein durchschnittliches Einsparpotenzial von rund 30 % der Energiekosten haben, in Einzelfällen sogar bis zu 70 %.

Wer befördert, benötigt in der Regel Druckluft – mal mehr, mal weniger. Genau hier liegt der erste Optimierungsansatz. Eine genaue Analyse der Bedarfssituation schafft die Grundlagen für eine möglichst energieeffiziente Ausrichtung des kompletten Systems. Abhängig vom zu fördernden Schüttgut werden verschiedene Drucktaupunkte benötigt, bei Lebensmitteln kommen darüber hinaus meist zwingend sehr hohe Reinheitsanforderungen hinzu. Die Frage ist: Wie viel Druckluft welcher Qualität ist zu welchem Zeitpunkt genau erforderlich?

Um all diese Parameter möglichst genau zu bestimmen, empfiehlt sich die Durchführung eines Druckluft-Audits. Dabei lässt sich mithilfe computergestützter Bedarfsanalysen ermitteln, wie der Druckluftbedarf im Zeitverlauf aussieht, wie wirtschaftlich eine Druckluftstation wirklich arbeitet und inwiefern ihre Verfügbarkeit und Effizienz noch erhöht werden kann. Wenn diese Parameter feststehen, ist die korrekte Auslegung und Zusammenstellung der Anlage von immenser Wichtigkeit. Das beginnt mit der Wahl des richtigen Kompressors oder der richtigen Kompresssorenkombination.

Moderne Kompressoren sind hoch entwickelte, mechatronische Systeme. Ihre Effizienz wird daher nicht nur vom Zusammenspiel mechanischer und thermodynamischer, sondern auch elektrischer und elektronischer Komponenten bestimmt. Eine besondere Bedeutung kommt dabei der Kraftübertragung zu. So kommen moderne 1:1-Antriebe, bei denen Antriebsmotor und Kompressorblock mit gleicher Drehzahl laufen, ohne die Übertragungsverluste eines Getriebes oder Riemenantriebs aus. Unterstützt wird die Effizienz moderner Kompressoren durch den Einsatz neu entwickelter IE3-Elektromotoren, die über einen noch höheren Wirkungsgrad als bisherige Modelle verfügen.

Aber auch die Energieausbeute des Kompressorblocks selbst lässt sich durch weiteres Optimieren des Schraubenläuferprofils, der Nebenaggregate für die Kühlung und durch das Minimieren interner Druckverluste weiter erhöhen. Die Optimierung der Energieeffizienz des Gesamtsystems Druckluft erfordert allerdings nicht nur möglichst effiziente Einzelkomponenten. Es kommt vielmehr darauf an, jede dieser Komponenten auch optimal in das System zu integrieren.

Flexible, Kompressor-interne Steuerungen

Ein weiterer wichtiger Effizienzbaustein ist die interne Steuerung des Kompressors. Systeme auf Industrie-PC-Basis ermöglichen es heute, mit bis zu fünf programmierten Steuerungsvarianten zu arbeiten und damit die Förderleistung des Kompressors genau dem Druckluftverbrauch anpassen zu können.

Zusätzlich können diese neuen Steuerungen, z.B. die Sigma-Control 2, noch weitere Nutzungsmöglichkeiten bieten: Variable Schnittstellen und erstmals auch steckbare Kommunikationsmodule erhöhen die Flexibilität beim Anbinden an maschinenübergreifende Druckluft-Managementsysteme, an Computernetzwerke und/oder an Ferndiagnose- und Fernüberwachungssysteme wie den Teleservice.

Auf den richtigen Trockner kommt es an

Auch die Druckluftaufbereitung übt großen Einfluss auf die Energieeffizienz der Druckluftversorgung aus. Dies gilt besonders für die Trocknung. Bei dem aufgrund seiner Wirtschaftlichkeit am weitesten verbreiteten Verfahren, der Kältetrocknung (für Drucktaupunkte bis 3 °C), hat es in den letzten Jahren erhebliche Fortschritte gegeben. Hier haben Kältetrockner mit effizienten Aussetzregelungen und optimierter Anpassungsfähigkeit an den tatsächlichen Druckluftverbrauch sowie der Einsatz neuer Kältemittel zu deutlichen Energieeinsparungen im Vergleich zur herkömmlichen Heißgas-Bypass-Regelung geführt.

Wird Druckluft der Qualitätsklasse drei und zwei benötigt, stehen Kombinationstrockner, wie der Hybritec zur Verfügung. Dieser verbindet einen klassischen, energieeffizienten Kältetrockner mit einem modernen, warmregenerierten Adsorbtionstrockner. Mit einem solchen System lassen sich Drucktaupunkte bis –40 °C energieeffizient erreichen.

Zuerst entfeuchtet ein Kältetrockner die Druckluft zu rund 90 % auf einen Drucktaupunkt von bis zu 3 °C, und erst danach kommt der Adsorbtionstrockner zum Einsatz. Somit muss dieser nur noch rund 10 % der ursprünglichen Feuchte aus der Luft entfernen. Damit wird das Trocknungsmittel viel schonender eingesetzt als bei herkömmlichen Trocknern, da der Trocknungsprozess auf einem wesentlich niedrigeren Temperaturniveau ablaufen kann. Das resultiert zum einen in einer schnelleren Regeneration des Trocknungsmittels und zum anderen in einem wesentlich geringerem Energieaufwand. Herkömmliche Adsorbtionstrockner brauchen mehr als drei Mal so viel Energie. Der Einsatz lohnt sich schon ab einer Drucklufterzeugung von 10 m³/min.

Optimiertes Druckluft-Management

Auch in der Regelung von Druckluftstationen steckt hohes Einsparpotenzial. Maschinenübergreifende Steuerungen und Managementsysteme wie der Sigma-Air-Manager (SAM) sind in der Lage, einen Großteil dieses Potenzials auszuschöpfen. Neuartige adaptive 3D-Regelungen berücksichtigen die bei der Steuerung mehrerer Kompressoren auftretenden Energieverluste und minimieren

• 1. die mit Start und Stillsetzung der Kompressoren verbundenen Schaltverluste,

• 2. den zusätzlichen Energieaufwand für Druckerhöhungen über den Bedarfsdruck hinaus und

• 3. die Regelverluste.

SAM analysiert, wie sich der erforderliche Energieeinsatz minimieren lässt und steuert die Kompressoren entsprechend. Darüber hinaus ermöglicht er umfassende Kostentransparenz und optimierte, vorbeugende Wartung des Druckluftsystems.

Genaue Analyse des Bedarfs, passgenaue und energieeffizienz-orientierte Auswahl der Einzelkomponenten der Druckluftanlage und eine ebenfalls energieoptimierte Zusammenstellung des Gesamtsystems sind somit die wesentlichen Punkte bei der pneumatischen Förderung von Schüttgütern. Werden sie beachtet, reduzieren sich die Energiekosten deutlich.

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