Druckluftsysteme in der Industrie
In vielen Industriebereichen – von der Fertigung bis hin zu Rohstoffverarbeitungsindustrien – ist Druckluft ein unverzichtbares Element für den Betrieb von Maschinen. Insbesondere öleingespritzte Schraubenkompressoren werden aufgrund ihrer Zuverlässigkeit und Effizienz in großen Industrie- und Produktionsanlagen eingesetzt.
Besonderheit bei sehr hohem Druckluftbedarf:
Doch wie können Anlagenbetreiber mit höherem Druckluftbedarf (ab ca. 40 m³/min ) sicherstellen, dass ihre Druckluftanlagen möglichst effizient arbeiten? In diesem Artikel vergleichen wir die Vorteile von VSD-Kompressoren und Fixspeed-Kompressoren und untersuchen, welche Lösungen für hohe Volumenströme am besten geeignet sind.
Fixspeed-Kompressoren: Effizient bei konstantem Bedarf
Ein Fixspeed-Kompressor läuft immer mit fester Drehzahl und liefert konstant die gleiche Menge Druckluft. Er ist ideal für Anwendungen mit exakt gleichbleibendem Bedarf. Bei schwankender Nachfrage arbeitet er jedoch ineffizient. Im Leerlaufbetrieb verbraucht er ca. 25 % der aufgenommenen Wellenleistung wie im Lastbetrieb, ohne Volumenstrom zu liefern. Das macht Leerlaufzeiten zu echten Energiefressern. Fixspeed-Kompressoren sind daher ausschließlich bei stabilen Anforderungen nützlich, aber bei Bedarfsschwankungen weniger effizient. Da Schwankungen eher die Regel als die Ausnahme sind, eignen sich VSD-Kompressoren in den meisten Situationen wesentlich besser.
VSD-Druckluftsystem: Effizienz durch flexible Anpassung der Drehzahl an den benötigten Volumenstrom
Ein VSD-Kompressor (Variable Speed Drive) passt seine Drehzahl dynamisch an den tatsächlichen Druckluftbedarf an. Bei geringer Nachfrage reduziert er die Leistung, während er bei Spitzenlasten entsprechend hochfährt. Diese Anpassungsfähigkeit macht VSD-Kompressoren in den allermeisten Fällen energieeffizienter als Last-Leerlauf-Modelle, da sie nur die Menge an Druckluft liefern, die gerade benötigt wird.
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Vorteil: VSD-Kompressoren minimieren den Energieverbrauch bei wechselndem Druckluftbedarf, was vor allem bei Industrieanlagen mit häufigen Bedarfsschwankungen von großem Vorteil ist.
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Besonderheit bei sehr hohen Bedarfsschwankungen:
- Vor allem in großen Industrieanlagen deckt der Kompressor oft eine hohe Grundlast und zusätzlich Phasen mit einem Spitzenbedarf an Druckluft ab. Besteht zwischen Grundlast und Spitzenlast dann eine sehr hohe Spreizung, müsste ein einzelner VSD-Kompressor größer dimensioniert werden, um diese Lastspitzen abzufangen. Eine solche Überdimensionierung kann höhere Anschaffungs- und Betriebskosten verursachen. Traditionell würde man in solchen Fällen mit zwei verschiedenen Maschinen arbeiten, oder aber auf neue Hybrid-Modelle setzen.
Wann sollte man einen großen Kompressor oder mehrere kleinere im Druckluftsystem einsetzen?
Eine Frage bei der Planung von Druckluftsystemen in der Industrie besteht darin, entweder einen großen Kompressor oder mehrere kleinere Kompressoren zu verwenden. Beide Optionen haben Vor- und Nachteile:
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Ein großer Kompressor: Ein einzelner Kompressor kann für die zentrale Druckluftversorgung sorgen und ist in der Anschaffung oft günstiger. Daher ist diese Variante für viele Situationen die erste Wahl. Sollte das Bedarfsprofil jedoch sehr stark schwanken, wird je nach Bedarfsprofil auf eine Druckluftanlage aus zwei Geräten gesetzt.
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Mehrere kleinere Kompressoren: Diese Lösung bietet mehr Flexibilität, da sich verschiedene Kompressortechnologien einsetzen lassen. Auch lassen sich die Kompressoren je nach Bedarf ein- und ausschalten. Das bedeutet, dass die Druckluftanlage besser an schwankende Anforderungen angepasst werden kann. Auch wird das Ausfallrisiko begrenzt, da selten beide Kompressoren gleichzeitig ausfallen.
Der Nachteil:
Allerdings bedeutet die Planung des Druckluftsystems mit mehreren Kompressoren auch höhere Kosten für die Anschaffung und Wartung. Auch der Platzbedarf steigt. Diese Variante ist also nur dann effizient, wenn der Druckluftbedarf sehr variabel ist. - Hybrid-Kompressoren: Hybridkompressoren vereinen den Ansatz zweier Technologien in einem Gehäuse. Während ein Fixspeed-Kompressor die Grundlast abbildet, kann der VSD-Kompressor dazugeschaltet werden, sobald ein höherer Druckluftbedarf besteht. Hybridkompressoren sind in Punkto Anschaffungskosten, Flexibilität, Technologie und Redundanz für schwankenden Druckluftbedarf oft die ökonomischste Wahl.
Der GA Hybrid von Atlas Copco: Zwei in einem Kompressor
Anstatt zwei separate Kompressoren zu installieren – einen für die Grundlast und einen für die Spitzenlast – bietet ein Hybrid-Kompressor die Möglichkeit, beide Technologien in einem kompakten Gerät zu kombinieren. Ein Hybrid-Kompressor besteht aus einem Fixspeed-Kompressor und einem VSD-Kompressor, die zusammen in einer Schallhaube untergebracht sind. Dadurch wird nicht nur Platz gespart, sondern auch der Betrieb vereinfacht.
- Kosteneffizienz: Da nur ein Gehäuse erforderlich ist, reduziert sich der Platzbedarf und die Investitionskosten im Vergleich zu zwei separaten Kompressoren.
- Flexibilität: Der Fixspeed-Kompressor übernimmt die Grundlast, während der VSD-Kompressor Lastspitzen flexibel abdeckt. Dadurch wird ein breites Volumenstromband abgedeckt, was für viele Industrieanlagen von Vorteil ist.
- Reduzierter Energieverbrauch: Da der VSD-Kompressor den schwankenden Bedarf regelt, bleiben die Leerlaufzeiten des Fixspeed-Kompressors minimiert, was zu erheblichen Energieeinsparungen führt.
Was ist letztendlich das beste Druckluftsystem für große Industrieanlagen?
Die Wahl des richtigen Kompressortyps hängt stark von den Anforderungen der Industrieanlage ab. VSD-Kompressoren bieten eine hohe Flexibilität und Effizienz bei schwankendem Bedarf, während Fixspeed-Kompressoren bei konstanter Last ihre Stärken ausspielen.
Die Hybridlösung aus Fixspeed und VSD in einem Kompressor bietet bei sehr hohen Bedarfsschwankungen die beste Kombination aus Effizienz, Flexibilität und Kosteneinsparungen.
Dieser Ansatz ist ideal für große Industrieanlagen, die sowohl eine stabile Grundlastabdeckung als auch die Fähigkeit zur flexiblen Anpassung an Lastspitzen benötigen, ohne auf separate Kompressoren zurückgreifen zu müssen.
Ist also ein VSD-Kompressor die effizienteste Wahl?
Ja, in den allermeisten Fällen, bei hohen Bedarfsschwankungen kann jedoch der Hybridkompressor überlegen sein. Lassen Sie sich beraten. Nehmen Sie gerne telefonisch 0201 - 21 77 918 oder über das nachfolgende Formular Kontakt zu uns auf.
