Grundlagen der Wärmerückgewinnung bei Kompressoren
Druckluft wird in praktisch allen Branchen verwendet. Aufgrund ihrer enormen Bedeutung für Millionen von Unternehmen wird Druckluft oft als „vierter Hilfsstoff“ bezeichnet. Also gilt es herauszufinden, wie die von Kompressoren erzeugte Wärme wiederverwendet werden kann. Dieser Artikel befasst sich mit industriellen Abwärmerückgewinnungsverfahren, um Ihnen ein besseres Verständnis zu vermitteln.
Drucklufterzeugung hat ihren Preis. Dies zeigt sich vor allem in den Energiekosten, die den größten Anteil an den Gesamtbetriebskosten eines Kompressors ausmachen. Darüber hinaus stellt die Energie, die ein Kompressor verbraucht, auch 99 % seiner CO2-Emissionen dar.
Glücklicherweise gibt es für Unternehmen verschiedene Möglichkeiten, diese Energiekosten zu minimieren.
In erster Linie können sie in energieeffiziente Geräte investieren, die übermäßige Abwärme vermeiden.
- Beispielsweise kann ein Kompressor mit variabler Drehzahlregelung (VSD) den Energieverbrauch um bis zu 60 % senken.
- Darüber hinaus lässt sich ein Druckluftsystem so optimieren, dass keine Energie ungenutzt bleibt. Dazu müssen Luftleckagen verhindert und ein optimaler Betriebsdruck sichergestellt werden.
Wie können Sie dafür sorgen, dass beim Betrieb solcher Geräte nur minimale Mengen an Energie verbraucht werden?
Hier kommt die Abwärmeenergierückgewinnung zum Einsatz.
Wärme von Kompressoren rückgewinnen
Es gibt jedoch noch eine weitere Verschwendungsquelle, die oft übersehen wird.
Beim Verdichten von Luft wird viel Wärme erzeugt. Diese Wärme wird normalerweise abgeleitet, damit der Kompressor nicht überhitzt und die Druckluft ausreichend abgekühlt ist. In den meisten Fällen bleibt sie ungenutzt.
Das ist besonders verschwenderisch, wenn man bedenkt, dass über 90 % der elektrischen Energie, die ein Kompressor verbraucht, in Verdichtungswärme umgewandelt werden.
Wenn ein Druckluftsystem mit einer Energierückgewinnung ausgestattet ist, kann ein Großteil der vom Kompressor verbrauchten Energie in Form von Wärme rückgewonnen und an anderer Stelle wiederverwendet werden.
Dadurch sinken die Betriebskosten, da der Großteil der Kompressionswärme (bis zu 94 %) rückgewonnen werden kann. Aus diesem Grund amortisiert sich ein solches Wärmerückgewinnungssystem normalerweise in weniger als drei Jahren.
Wie ein Kompressor gekühlt wird
Wenn Sie sich für eine Investition in ein Energierückgewinnungssystem entscheiden, müssen Sie zwischen luftgekühlten und wassergekühlten Kompressoren unterscheiden. Der Energierückgewinnungsprozess ist bei ersteren recht einfach und kostengünstig und daher auch für kleine Kompressoren geeignet.
Die Energierückgewinnung aus Wärme ist bei wassergekühlten Kompressoren etwas komplizierter. Teils werden dafür zusätzliche Komponenten wie Pumpen, Wärmetauscher (optional bei den meisten Atlas Copco-Kompressoren) und Steuerventile benötigt.
Deshalb ist diese Maßnahme nur bei Kompressoren ab 22 kW Leistung wirtschaftlich sinnvoll. Das verwendete Kühlwasser kann auf bis zu 90 °C erwärmt werden – eine ideale Temperatur für die Nutzung in zahlreichen Prozessen.
Verwendungszwecke für rückgewonnene Wärme, Heißwasser oder Dampf
Damit kommen wir zum nächsten wichtigen Thema: Wie kann rückgewonnene Wärme genutzt werden?
Das naheliegendste Beispiel ist die Nutzung der heißen Luft eines luftgekühlten Kompressors zum Heizen einer Produktionshalle oder anderer Gebäude. Diese Nutzung wird jedoch eingeschränkt durch die Heizzeiten bei Raumheizungssystemen, d. h. bei kaltem Wetter.
Als weitere Anwendungen kommen Warmwassererwärmung für Wäschereien, industrielle Reinigung und Sanitäreinrichtungen in Frage.
Das Heißwasser oder der Dampf eines wassergekühlten Kompressors ist in vielen Branchen vielseitig einsetzbar.
Dazu gehören die folgenden Sektoren und Anwendungen:
- Automobilindustrie (verschiedene Produktionsprozesse),
- Pharmaindustrie (Trocknung und Sterilisation),
- Lebensmittel- und Getränkeindustrie (Pasteurisierung, Trocknung und Reinigung),
- Textilindustrie (Färberei),
- Chemieindustrie (Raffinerieprozesse),
- Elektronikindustrie (Reinraumsterilisation)
- und viele weitere.
Wie viel kann ein Wärmerückgewinnungssystem bei einem Kompressor sparen?
Es ist möglich, die prozentuale Energieeinsparung einer umweltfreundlichen Technologie vorherzusagen. Ein Beispiel ist die Funktionsweise eines Kompressors oder Trockners mit variabler Drehzahl im Vergleich zu einem herkömmlichen Modell.
Die Einsparungen eines Energierückgewinnungssystems hängen von zahlreichen Faktoren ab:
- Art und Größe des Kompressors
- Betriebszeiten
- Art der Kühlung
- Druckluftsystem
- Nutzungsmöglichkeiten für die rückgewonnene Wärme im Unternehmen
In den meisten Fällen sind die Einsparungen jedoch erheblich, und einige Energierückgewinnungssysteme amortisieren sich bereits nach nur einem Jahr.
Ein weiterer Vorteil ist, dass ein solches System nicht nur die Produktionskosten senkt, sondern auch die CO2-Bilanz des Unternehmens erheblich reduzieren kann. Und dann wiederum könnte die Investition durch staatliche Anreize für umweltfreundliche Technik gefördert werden.
Das sind viele Gründe für die Umstellung auf ein Energierückgewinnungssystem. Sie sind sich immer noch nicht sicher, ob Ihr Unternehmen davon profitiert? Melden Sie sich einfach bei Ihrem Atlas Copco-Vertriebsmitarbeiter. Er stellt Ihnen alle Informationen zur Verfügung, die Sie benötigen.