Gase spielen in der Industrie eine wichtige Rolle.
Besonders die Verfügbarkeit von Sauerstoff und Stickstoff sind in vielen Prozessen nicht mehr wegzudenken. Nicht erst die Gasknappheit und steigende Energiekosten haben die Eigenversorgung mit einem Gasgenerator für viele Industrien interessant gemacht.
Bereits vor der Energiekrise hat sich die Anschaffung eines Gasgenerators gelohnt. Denn im Gegenzug zum Kauf von Glasflaschen bzw. Flaschenbündeln bietet die Herstellung von Gas vor Ort wesentliche Vorzüge:
In diesem Artikel gehen wir auf folgende Aspekte der Gaserzeugung ein
Es gibt verschiedene Technologien bei der Gaserzeugung.
Eines haben Gasgeneratoren jedoch gemein: Sie erzeugen im sprichwörtlichen Sinne eigentlich gar kein Gas, sondern separieren das in der Umgebungsluft befindliche Gas von den anderen Bestandteilen. Auf welche Art und Weise dies ermöglicht wird, hängt vom jeweiligen Typ des Gasgenerators ab. Wir stellen Ihnen hier die wichtigsten Arten des Gasgenerators vor:
Ein PSA-Gasgenerator beruht auf dem Prinzip der Druckwechseladsorption (englisch: pressure swing adsorption). Wie eingänglich beschrieben, ist dies ein physikalisches Verfahren, mit dem aus einem Gasgemisch, wie zum Beispiel der Umgebungsluft, ein einzelnes Gas herausgetrennt wird, um es für die weitere Nutzung zu speichern.
Gasgeneratoren mit PSA-Verfahren stellen darauf ab, dass z.B. die Umgebungsluft durch ein auf das jeweilige Gas abgestimmtes Adsorbens geleitet wird. Unter Druck gestellt, lagert das Adsorbens dann das gewünschte Gas an, während die ungewollten,restlichen Gasmoleküle wieder abgeleitet werden. Ist die Aufnahmekapazität des Adsorbens erreicht, wird der Druck entspannt, kann das zu gewinnende Gas entweichen und gespeichert werden.
Im folgenden Video sehen Sie die Funktionsweise eines PSA-Sauerstoffgenerators.
Membrangeneratoren trennen, wie der Name schon sagt, zum Beispiel Stickstoff durch eine Membran aus der Luft.
Die zugeführte Druckluft wird durch die Membran geleitet. Während das gewünschte Gas in der Membran angereichert wird.
Membrangeneratoren werden überall dort eingesetzt, wo keine sehr hohen Ansprüche an die Gas-Reinheit gestellt werden.
Die Stickstoffgeneratoren von Atlas Copco z.B. ermöglichen die Gaserzeugung nur bis zu einer Reinheit von ca. 99%., während die PSA-Generatoren eine Reinheit von 95 bis 99,999 % erreichen.
Der Kompressor ist ein wichtiger Bestandteil bei der Gaserzeugung, denn ohne ihn ginge dem Gasgenerator sprichwörtlich die Luft aus.
Wie oben beschrieben, wird bei der Gaserzeugung vor Ort je nach Verfahren, die Umgebungsluft vom jeweils zu erzeugenden Gas getrennt.
Der Kompressor erzeugt den benötigten Luftstrom für den Gasgenerator. Ihm kommt also im Prozess der Gaserzeugung eine funktional wesentliche Rolle zu.
Die Wahl des richtigen Kompressors für Ihren Gasgenerator ist aber nicht nur wichtig, um die Funktion herzustellen: Denn die laufenden Kosten einer autarken Gaserzeugung entsprechen zum größten Teil der Kosten für die eingesetzte Druckluft. Diese hängen wiederum im Wesentlichen von der Energieeffizienz des eingesetzten Kompressors und den Strompreisen ab.
Sollte das Bedarfsprofil schwankend sein, bzw. sollten die Gasbedarfsmengen über die Zeit variieren, kann sich vor allem ein Kompressor mit VSD-Technologie lohnnen.
Zur Gasherstellung vor Ort wird neben einem Gasgenerator auch ein Kompressor benötigt. Die Größe des Gasgenerators und die des Kompressors sind dabei entscheidend für die Anschaffungskosten.
Wenn Sie sich für einen energieeffizienten Kompressor entscheiden, ist die Anschaffung in vielen Fällen durch den Staat förderfähig. Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) bezuschusst die Kosten für einen neuen, und energieeffizienten Kompressor mit bis zu 40% des Kaufpreises.
Deshalb sollten Sie bei der Entscheidung für einen Gasgenerator auch den Kompressor in die Entscheidung mit einbeziehen.
Industrielle Gasgeneratoren können für nahezu alle Industrieprozesse eingesetzt werden. Die Gasgeneratoren von Atlas Copco versorgen Sie mit Sauerstoff oder Stickstoff bis zur Reinheitsklasse 5.
Aus der Praxis können wir jedoch sagen, dass sie bei einer Umstellung Ihrer Gasversorgung auch die tatsächlich benötigte Reinheitsklasse noch einmal genau unter die Lupe nehmen sollten.
Oftmals kommt es vor, dass die Gas-Reinheitsklasse zu hoch bewertet wird und die Produktion tatsächlich auch mit einer niedrigeren Reinheitsklasse ausgekommen wäre.
Je nach Menge des benötigten Gases, kann eine zu hoch eingeschätzte Reinheitsklasse sehr teuer werden: Denn je höher die Reinheitsklasse, desto mehr Druckluft wird benötigt und umso größer muss auch die benötigte Produktionsanlage ausfallen.
Es lohnt sich also, die Reinheitsklasse des eingesetzten Gases hin und wieder kritisch zu hinterfragen.
Um zu bewerten, wie viel Energieaufwand für einen Gasgenerator einkalkuliert werden muss, lohn sich einen Blick auf den eingesetzten Kompressor.
Während der Gasgenerator nur für die elektronische Steuerung Energie verwendet, fällt der Löwenanteil des Strombedarfs auf die Drucklufterzeugung.
Daher sollten Sie einen energieeffizienten Kompressor einsetzten, um die Kosten für die Gaserzeugung so gering wie möglich zu halten.
Autarke Gasproduktion lohnt sich für viele Industriesegmente. Die Armortisation eines eigenen Stickstoff- oder Sauerstoffgenerators wird dabei maßgeblich von den Bezugspreisen für Flaschenbündel beeinflusst.
Hier einige Rechenbeispiele aus der Metallindustrie und dem Bereich Food am Beispiel eines Stickstoffgenerators.
Wie man sehen kann ist auch bei kleineren Bedardsmengen aufgrund der höheren Gaspreise oft mit einer Armortisationszeit von nur 2-3 Jahren zu rechnen.
Der Stickstoffbedarf für eine Laserschneidanlage kann durch einen Gasgenerator gedeckt werden. Der metallverarbeitende Betrieb aus unserem Beispiel kann seine Investitionskosten von ca. 100.000 Euro innerhalb von 2 Jahren armotisieren.
Danach kann er bei aktuellen Gas- und Energiekosten ca. 50.000 Euro pro Jahr einsparen.
Auch bei größeren Bedarfen ist eine autarke Gasversorgung einsetzbar. Der hier dargestellte Betrieb hat einen Stickstoffgesamtbedarf von 120.000 Kubikmetern Stickstoff im Jahr und auf Basis der hohen Bedarfsmengen einen niedrigeren Bezugspreis pro Kubikmeter:
ein weiterer klassischer Anwendungsfall in der Metallindustrie ist das Reflow-Löten. Bei einem Bedarf von mehr als 100.000 Kubikmetern pro Jahr liegt die Armortisationszeit bei unter drei Jahren.
Die Begasung von Lebensmitteln kann auch mit vor Ort produziertem Stickstoff vorgenommen werden. Hier ein Armortisationsbeispiel aus dem Bereich "Verpackung unter Schutzatmosphäre:"
Alles zu den Gasgeneratoren von Atlas Copco, finden Sie auf unserer Webseite:
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