Energiekosten senken durch angepasstes Druckluftmanagement

Posted by Andreas Theis on 15.01.2020 09:02:04

Druckluftsysteme, die über Jahre gewachsen und größtenteils verschachtelt sind, verbrauchen oftmals mehr Energie als erforderlich. Durch Modernisierung oder Nachrüstung einer übergeordneten Steuerung und die Berücksichtigung von Nutzungsprofilen kann der Energieverbrauch von Kompressoren und Drucklufttrocknern deutlich reduziert werden. Dadurch sinken nicht nur die Kosten; vielmehr steigen auch die Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit der Druckluft verwendenden Produktionsanlagen.

Im Lebenszyklus eines Druckluftsystems entfallen typischerweise 75 % der Gesamtkosten auf den Stromverbrauch und bis zu 30 % dieser Energie gehen in der Regel ungenutzt verloren. Jede Reduzierung des Druckes um 1 bar verringert die Energieaufnahme um rund 7 %. Durch Effizienzsteigerung lassen sich nicht nur bei Neuanschaffungen erhebliche Einsparungen erzielen. Regelmäßige Inspektionen und die Durchführung erforderlicher Instand­haltungsmaßnahmen steigern die Zuverlässigkeit vorhandener  Systeme und senken sowohl Stromkosten, als auch CO2-Emissionen. Auch die Umsetzung eines nach DIN EN 16001 zertifizierten Energiemanagement­systems wird durch ein effizientes Druckluftmanagementsystem unterstützt. Die Instandhaltung ist hier gefragt, Analysen durchzuführen, Potenziale zu identifizieren, Prioritäten zu setzen und energiesparende Maßnahmen zur Verbesserung und Modernisierung wertschöpfungsorientiert zu kombinieren.

Übergeordnete Steuerung von Druckluftsystemen

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Ein wesentlicher Beitrag hierzu kann durch eine über­geordnete Steuerung/Regelung der Komponenten eines Druckluftsystems erzielt werden. Zu achten ist jedoch auf die Funktionalitäten und Erweiterungsmöglichkeiten der entsprechenden Hard- und Software; denn die Einsparpotenziale korrelieren mit deren Leistungsfähigkeit und Flexibilität. Einzelne Komponenten eines Druckluftsystems zu optimieren, ist selbstverständlich schon lange kein Problem mehr. Doch ein komplettes System mit verschiedenen Druckluftnetzen und sämtlichen Elementen kontinuierlich auf die energetisch (und wirtschaftlich) beste Lösung anzupassen, ist eine große Herausforderung.

Die steigende Komplexität von Druckluftsystemen sowie Innovationssprünge in der Technologie erfordern zunehmendes Expertenwissen für Bedienung und Instandhaltung. Wissen, das in der Regel nicht zu den Kernkompetenzen des Unternehmens gehört, in dem das Druckluftsystem installiert ist. Eine rechtzeitige Analyse relevanter Daten (zum Beispiel Druck-, Temperatur-, Leistungskurven oder Schaltsequenzen) sowie die frühzeitige Ableitung und Durchführung entsprechender Maßnahmen ist jedoch Voraussetzung, um Ausfälle zu verhindern, teure Produktionsverluste zu vermeiden und Energiekosten zu senken.

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Durch den Einsatz übergeordneter Steuer- und Überwachungssysteme lassen sich diese Ziele kosteneffizient erreichen. Durch deren bedarfsorientiertes Druckluftmanagement arbeitet das Druckluftsystem immer wirtschaftlich, weil energiesparend in einem optimierten Druckband. Die zusätzlich erfassten Daten aus der Zustandsüberwachung können analysiert werden und, in Kombination mit angepassten Instandhaltungs­aktivitäten, die Kosten weiter senken. Dies muss allerdings nicht immer durch den Betreiber vor Ort geschehen; denn die meisten Hersteller bieten heute als Dienstleistung ein Telemonitoring an, mit dem der Zustand aller Kompressoren und Druckluftaufbereitungsanlagen überwacht, und Störungen frühzeitig analysiert werden können. Dieser Service komplettiert die vielfältigen Möglichkeiten, die kombiniert mit einem übergeordneten Steuerungs- und Überwachungssystem genutzt werden können.

Telemonitoring zur Überwachung und Analyse aus der Ferne

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Hierfür werden zuerst die einzelnen Elemente des Druckluftsystems zentral vernetzt. Relevante Daten können dann per Internet mit einem zentralen Leitstand beim Serviceanbieter verbunden werden. Dieser kann die Überwachung und Analyse aus der Ferne am Bildschirm vornehmen und erforderliche Maßnahmen direkt ableiten. Möglich und sinnvoll ist auch eine vollständige Fernüberwachung mit direktem Zugriff auf das System (sogenannter „Remote Service“), denn viele Störungen lassen sich durch einfache Korrekturen in der Steuerungssoftware aus der Ferne beseitigen. Die Kosten für diese Dienstleistung, samt Hard- und Software, sind gering im Vergleich zu den Kosten, die durch ungeplante Ausfälle in der Produktion oder Serviceeinsätze vor Ort entstehen.

Die Energiesparsysteme von Atlas Copco meistern all die technischen und wirtschaftlichen Anforderungen an ein modernes Druckluft­management­system. Ihnen gelingt es, die Leistung aller Systeme exakt auf den jeweils gesamtenergetisch optimalen Betriebspunkt hin auszurichten und die Volumenströme dem jeweils momentanen Bedarf anzupassen.

Steuerung von bis zu 60 Kompressoren in drei Druckluftnetzen

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Allen voran das Energiesparsystem Optimizer 4.0, mit dem sich bis zu 60 Kompressoren und Trockner in drei unterschiedlichen Druckluftnetzen überwachen und regeln lassen. Es können Volllast-Leerlauf-Kompressoren, drehzahlgeregelte Kompressoren und Turbokompressoren eingebunden werden. Die Einbindung und Steuerung von Fremdmaschinen (VSD und L/UL) ist ebenfalls möglich, genauso wie die Anbindung an kundenseitige Leitsysteme mittels optionaler Schnittstellen(module). Daten werden kontinuierlich erfasst und mit Sollwerten und Maschinenparametern abgeglichen. Hierdurch kann die Fahrweise an den Verbrauch angepasst werden, wobei mehrere Betriebsmodi zur Verfügung stehen. Für den Anwender ergibt sich in jedem Falle ein deutlich sinkender Energiebedarf (und damit eine niedrigere Stromrechnung).

Zusammenfassung:

In Druckluftstationen, die aus mehreren Kompressoren bestehen, amortisieren sich Investitionen in eine übergeordnete Steuerung und Regelung sehr schnell. Insbesondere, wenn mindestens ein drehzahlgeregelter Kompressor angeschlossen ist, lässt sich das Druckband deutlich senken, weil die Anlage viel besser regelbar ist. Die Herabsetzung des Zielwertes um 1 bar spart schon 6 bis 8 % Energie. In größeren Betrieben ergeben sich dadurch leicht Einsparpotenziale von mehreren Zehntausend Euro im Jahr.

Auch die Instandhaltungskosten sinken durch solche Modernisierungen, weil viele Anlagenteile weniger beansprucht werden und nicht so schnell verschleißen. In Verbindung mit einem System zur Fernüberwachung lassen sich zudem Einsätze besser planen, Stillstandszeiten reduzieren und damit nicht nur der Wartungsaufwand, sondern auch die Produktionskosten weiter senken.

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Topics: übergeordnete Kompressoren-Steuerung, Energieeffizienz + Förderung, Industrie 4.0

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