Dätwyler setzt auf Atlas Copco für Energie-einsparungen

Altdorf/Uri, Studen, Februar 2025. Als erstes führt Damian Zgraggen den Besucher zu der alten Druckluftstation, die nur ein paar Schritte vom Empfang entfernt liegt. „Wir sind nicht immer unter den Ersten, wenn es um die Sanierung alter Maschinen und Anlagen geht …“, sagt der Projektleiter der Dätwyler IT Infra AG in Altdorf, Kanton Uri, schmunzelnd. Dabei deutet er auf drei Kompressoren

von Atlas Copco, die zwischen 1999 und 2007 installiert wurden. Zwei Maschinen der ZR‐Serie verdichten ölfrei, einer mit fester und einer mit variabler Drehzahl (VSD, Variable Speed Drive). Der dritte Kompressor, Typ GA VSD, ist öleingespritzt und ebenfalls drehzahlgeregelt. Die meisten Betriebsstunden – inzwischen 158'000 – weist der ZR 160 VSD auf, der Mitte der 2000er Jahre ans Netz ging. Alle drei Maschinen liefen laut Zgraggen in den letzten zwei Jahrzehnten ohne Probleme.

Als der alte GA 90 VSD nun doch einmal einen Defekt hatte, nahm Dätwyler dies zum Anlass, über eine neue Maschine nachzudenken. „Bislang gab es wirklich keinen Grund, etwas zu ändern“, sagt Zgraggen. Denn in der Regel genügte einer der drei Kompressoren, um die gesamte Druckluft für das über 100 Jahre alte Werk zu erzeugen. Als der alte GA ausfiel, übernahmen die beiden ölfrei verdichtenden ZR‐Kompressoren die Arbeit.

Das Team entschied sich bewusst gegen die Instandsetzung des 20 Jahre alten Kompressors und stattdessen für eine Ersatzinvestition. Das Projekt wurde im Frühjahr 2023 angeschoben. Da es keinen akuten Zeitdruck gab, konnte man sich intensiv die auf dem Markt verfügbaren Lösungen ansehen: „Die Geschäftsführung verlangt bei allen Investitionen einen sehr hohen Return on

Investment, selbst bei Ersatzbeschaffungen“, erklärt Damian Zgraggen.

Das Ergebnis war die Entscheidung für einen öleingespritzten Schraubenkompressor des Typs GA 132 VSD+ FF mit einer Motorleistung von 132 kW und der neuesten Generation der Drehzahlregelung (VSD+) – das Modernste, was Atlas Copco derzeit zu bieten hat. Laut Damian Zgraggen übertrifft der GA VSD+ mit seinem IE5‐Motor in puncto Effizienz sämtliche Maschinen der

Wettbewerber, die ihm angeboten wurden. Die hohe Energieeffizienz ermöglichte zudem die Förderung durch das schweizerische Förderprogramm ProEDA („Programm energieeffizienter Druckluftanlagen“).

In Altdorf produziert die Dätwyler IT Infra AG jährlich um die 200'000 Kilometer Kupferdaten‐, Sicherheits‐ und Glasfaserkabel für Infrastrukturprojekte. Neben diesen Hauptprodukten gehören Mini‐Datencenter, Sicherheitskabelanlagen für Tunnel sowie industrielle IT‐/OT‐Lösungen zur Datenverarbeitung in Unternehmen zum Portfolio. Dätwyler verfolgt konsequent das Ziel, ganzheitliche Lösungen anzubieten. Die grössten Kunden für Glasfaserkabel kommen aus der Schweiz. Weitere Abnehmer sitzen in Deutschland, Österreich und zunehmend auch in Italien. „Unsere Kunden schätzen die Zuverlässigkeit und Qualität. Vor allem die

Einhaltung geltender Vorschriften und Zertifizierungen bei Sicherheitskabeln stellt für manchen Mitbewerber eine Herausforderung dar!“, betont Damian Zgraggen.

Die Produktionslinien benötigen grosse Mengen Druckluft – sei es für die Steuerung von Ventilen, die Extrusion von Isoliermaterial auf leitende Adern oder zum Abblasen und Trocknen der Kabel. Ausserdem werden noch einige Hundert Dachfenster in dem alten Gebäude pneumatisch betrieben.

Alle Druckluftverbraucher werden über eine Ringleitung mit zahlreichen sternförmigen Abgängen versorgt. „Das ist ein historisch gewachsenes System, das für einige Druck‐ und damit Effizienzverluste verantwortlich sein dürfte“, weiss der Projektleiter. Zudem hat er an vielen Stellen im Netz Leckagen ausgemacht, die nach seinen Angaben zwischen 5 und 30 % der erzeugten Druckluft verschlingen.

Damian Zgraggen hat es sich zur Aufgabe gemacht, die Verluste zu minimieren und das Druckluftnetz schrittweise zu optimieren. „Nach und nach digitalisieren wir alle Produktionsanlagen, so dass ich mir die Verbrauchsdaten direkt auf den Rechner ziehen kann“, sagt er. „Dabei werden die Problemstellen schnell sichtbar. Ausserdem haben wir inzwischen zwei Durchflusssensoren eingebaut; auch die helfen uns bei der weiteren Optimierung.“

Die alte Druckluftstation ist noch nicht digital eingebunden, speist aber ohnehin von einer anderen Seite ins Netz als der neue Kompressor. Dieser steht rund 200 m entfernt in einer separaten Station auf dem Werksgelände. Der neue Standort bringt einen entscheidenden Vorteil mit sich: „Hier können wir die Verdichtungswärme des Kompressors zurückgewinnen und direkt für unsere

Prozesse nutzbar machen“, wie Damian Zgraggen erläutert.

Um diese Möglichkeit auszuschöpfen, hat Dätwyler den GA VSD+ in der „Full‐Feature“‐Variante (FF) erworben. Dieses Kürzel steht bei Atlas Copco für die Vollausstattung mit integriertem Kältetrockner und Wärmetauscher, womit der Kompressor für die Rückgewinnung der Verdichtungswärme ausgelegt ist. Die Umsetzung war denkbar einfach: Es mussten nur ein paar Pumpen und Rohre installiert werden, und schon wird mit der Abwärme unter anderem ein Elektrodampferzeuger gespeist. Darüber gewinnt Dätwyler Sattdampf für die Vulkanisierung des Materials, das die Leiter isoliert. Zwar reicht die Temperatur für den Dampferzeuger nicht ganz aus, so dass die fehlende Energie elektrisch ergänzt wird. „Die Wärmerückgewinnung lohnt sich aber in jedem Fall“, betont Zgraggen.

Das Kühlwasser verlässt den Kompressor mit einer Temperatur von 70 bis 80 °C und erhitzt das Wasser in einem ebenfalls neu installierten 5'000‐Liter‐Speicher. Dieser Speicher könnte künftig auch Wärmeenergie für weitere Projekte bereitstellen, zum Beispiel zur Beheizung eines geplanten Bürokomplexes. „Die beiden alten Wärmepumpenboiler laufen mittlerweile kaum noch, und der

Speicher ist schon jetzt immer vollständig geladen“, berichtet Damian Zgraggen. „Das bedeutet, wir nutzen bei Weitem nicht die gesamte Wärme, die im Verdichtungsprozess entsteht!“

Daher erwägt der Projektleiter nun, künftig auch zwei Extruder mit dem warmen Kühlwasser zu beheizen. „Je nach Materialmischung des Kabelmantels müssen die Extruder geheizt oder gekühlt werden“, erklärt er. „Aktuell verwenden wir für zwei Extruder 16 Temperiergeräte mit jeweils 6,6 Kilowatt Energiebedarf zum Beheizen.“ Insgesamt liessen sich also maximal 32 x 6,6 kW an

elektrischer Wärmeenergie einsparen und durch die Abwärme des Kompressors ersetzen. „Wasser ist ein hervorragendes Medium zur Übertragung von Wärme“, erklärt Damian Zgraggen. „Wir benötigen lediglich etwa 50 Meter Leitung, um das Kühlwasser vom Kompressor zu den Extrudern zu führen. Das ist problemlos umsetzbar!“ Seinen Berechnungen zufolge könnten auf diese Weise etwa

20 % der am Kompressor entstehenden Wärmeenergie für die Produktionsprozesse nutzbar gemacht werden. Für die Extruder, die noch elektrisch beheizt und mit Luft gekühlt werden, könnten zukünftig ähnliche Massnahmen geprüft werden.

Die Gesamtinvestition für das Projekt – inklusive Wasserleitungen, Kessel, Pumpen und Verrohrungen – beträgt rund 300'000 Schweizer Franken. Davon konnten etwa 28'000 Schweizer Franken über die ProEDA‐Förderung zurückgeholt werden. Die Simulationsrechnung, die Atlas Copco im Vorfeld angestellt hat, prognostizierte eine Einsparung von etwa 14 % bei den auf den

Kompressor entfallenden Stromkosten – ohne die Wärmerückgewinnung, die zusätzlich in die Energiekostenrechnung einfliessen wird.

Die konkreten Werte liegen noch nicht vor, da die Station erst im Sommer 2024 in Betrieb genommen wurde. „Vor Ablauf von mindestens zwölf Monaten lässt sich keine seriöse Prognose zu den tatsächlichen Einsparungen abgeben“, sagt Damian Zgraggen. „Aber selbst zehn Prozent weniger wären für uns schon ein grosser Erfolg!“ Zum Vergleich: Noch vor zwei Jahren betrugen die

Stromkosten für die Drucklufterzeugung rund 136'000 Schweizer Franken.

Auf sieben Jahre veranschlagte Atlas Copco die Amortisationszeit des neuen Kompressors – ohne Berücksichtigung der Nebenkosten für Leitungsinstallationen, Pufferbehälter und Wärmerückgewinnungs‐Aggregate. Inklusive der Wärmenutzung könnte sich die Investition jedoch bereits nach 3,7 Jahren amortisieren, betont Damian Zgraggen.

Die zweistelligen Einsparungen bei den Stromkosten des GA‐VSD+‐Kompressors sind auf mehrere technologische Weiterentwicklungen von Atlas Copco zurückzuführen. So verfügt die Serie über spezielle integrierte Permanentmagnetmotoren, moderne Verdichtungselemente und einen Einlasswächter. Allein diese Konstruktionsmerkmale steigern die Effizienz im Vergleich zu den drehzahlgeregelten Maschinen der ersten Generation so sehr, dass der spezifische Energiebedarf – also die für ein bestimmtes Luftvolumen benötigte Energie – um 9 % gesenkt werden konnte. Anwender können aus den neuen Kompressoren damit bei gleicher Leistung entsprechend mehr Luft herausholen als bei den früheren GA‐VSD‐Maschinen, wie Dätwyler bislang eine betrieb.

Dass man in Altdorf wieder einen drehzahlgeregelten Kompressor beschaffen wollte, stand für das Unternehmen aus Gründen der Effizienz von vornherein fest. Denn eine Drehzahlregelung passt die Motorendrehzahl und damit den Druckluft‐Volumenstrom automatisch an den aktuellen Bedarf im Netz an. Ein herkömmlicher Kompressor arbeitet dagegen im Taktbetrieb, läuft also im Wechsel mit voller Drehzahl und im Leerlauf. Das kostet enorm viel Energie, da der Luftbedarf im Werk kaum jemals der erzeugten Menge entspricht. Selbst in Leerlaufphasen verbrauchen die Maschinen weiterhin elektrische Energie. Eine VSD‐Maschine läuft hingegen nur dann, wenn tatsächlich Bedarf besteht – und dann mit der erforderlichen Geschwindigkeit. Dadurch sinkt der Energieverbrauch gegenüber schlecht ausgelasteten, getakteten Kompressoren um mindestens ein Drittel.

Ein weiterer Beitrag zur Energieeinsparung bei Dätwyler ist die Absenkung des Solldrucks am neuen Kompressor. Während früher 6,8 bar erforderlich waren, läuft der neue Kompressor nun mit 6,5 bis 6,6 bar. Sobald die geplante übergeordnete Steuerung installiert ist, rechnet Damian Zgraggen mit einer weiteren Reduktion auf 6,2 bis 6,3 bar. Dabei kann man davon ausgehen, dass eine Senkung

um 1 bar den Energieverbrauch um 7 % verringert. Das Ziel lautet daher: so wenig Druck wie möglich, aber so viel wie nötig. Bei Dätwyler bedeutet das, dass „sichere“ 6,0 bar an den Produktionsmaschinen ankommen müssen. „Sobald der Druck im Netz auf unter 6,2 bar sinkt, schaltet sich aktuell daher automatisch einer der beiden ölfrei verdichtenden ZR‐Kompressoren aus der alten Station hinzu“, erläutert Zgraggen.

Der neue drehzahlgeregelte GA‐Kompressor erzeugt aktuell im Durchschnitt zwischen 900 und 1'300 m3 Druckluft pro Stunde und ist damit zu 60 bis 90 % ausgelastet; er arbeitet also in einem sehr effizienten Bereich. Bei einer Störung oder bei Bedarfsspitzen oberhalb von etwa 1'400 m3 pro Stunde geht zusätzlich der drehzahlgeregelte ZR‐Kompressor ans Netz.

Hinsichtlich der Druckluftqualität genügt laut Damian Zgraggen eine Spezifikation der Klasse 3‐4‐3 gemäss ISO 8573‐1 – einer der Gründe, weshalb Dätwyler den kostengünstigeren, öleingespritzten GA‐Kompressor einem ölfrei verdichtenden Class‐0‐Kompressor vorzog, der schon ohne weitere Aufbereitung Druckluft der Klasse „0“ liefert.

Die Ziffern der Druckluft‐Qualitätsklassen stehen für

• den Feststoffgehalt (erste Stelle),
• den Feuchtegehalt (zweite Stelle) und
• den Restölgehalt (dritte Stelle).

Je niedriger die jeweilige Zahl, desto höher die Luftqualität. Allerdings benötigen die Glasfaser‐Einfärbeanlagen eine höhere Qualität von 1‐4‐2. Doch auch diese Werte hält Dätwyler spielend ein; denn erstens wird die Druckluft im Kompressor über einen integrierten Kältetrockner entfeuchtet, zweitens anschliessend über einen UD‐Doppelfilter von Atlas Copco aufbereitet. „Zusätzlich sitzt vor jeder Produktionsanlage noch eine Wartungseinheit – die mindestens aus einem Filter und einem Wasserabscheider besteht“, erklärt Damian Zgraggen.

Insgesamt zeigt sich der Dätwyler‐Mitarbeiter sehr zufrieden mit der gesamten Lösung, die er als unkompliziert beschreibt. „Wir mussten nur wenige Pumpen und Leitungen installieren, und der neue Kompressor läuft äusserst zuverlässig mit minimalem Wartungsaufwand.“ Alle relevanten Daten kann er direkt auf dem Rechner oder Handy einsehen, was eine schnelle Überwachung des

Betriebszustands und Fehlererkennung ermöglicht. Auch die Standortwahl für den Kompressor war optimal: Infrastrukturelle Anschlüsse für Strom, Wasser und Luft sowie vorbereitete Abgänge für zukünftige Erweiterungen waren bereits vorhanden.

Die Förderung durch ProEDA erleichterte dem Projektteam die Argumentation für die Investition in der Führungsetage. „Das Paket aus hoher Energieeffizienz, Wärmerückgewinnung und dem Förderbeitrag hat alle Beteiligten überzeugt!“, berichtet Zgraggen. Hier habe Volker Batt, der Vertriebsingenieur bei Atlas Copco, dankenswerterweise frühzeitig darauf hingewiesen, dass Dätwyler als Anwender den Förderantrag vor der Bestellung des neuen Kompressors einreichen müsse. „Das Ausfüllen des Formulars war dann keine grosse Sache mehr.“ Die neue Station findet er nun „super schön“, auch die Installation sei reibungslos verlaufen: „Es ist eine saubere und leise Lösung – selbst im Pausenraum nebenan hört man den Kompressor nicht mehr.“ Und die Möglichkeiten, über die Wärmerückgewinnung künftig noch mehr Energie zu sparen, lässt den Projektleiter noch optimistischer in die Zukunft schauen.

(Autor: Thomas Preuß, Freier Journalist in Königswinter, Deutschland. www.turmpresse.de)