Wie sich die Reinheit von Stickstoff oder Sauerstoff auf deren Kosten auswirkt
Bevor wir uns die Auswirkungen der Reinheit eines Gases, wie Stickstoff (N2) oder Sauerstoff (O2), auf die Kosten ansehen, ist es wichtig, zunächst ein häufiges Missverständnis aufzuklären, nämlich, dass Gasreinheit und Gasqualität das Gleiche sind. Das ist nicht der Fall. Die Reinheit eines Gases bezieht sich nur auf seine Konzentration, z. B. enthält Stickstoff mit einer Reinheit von 95 % einen Restsauerstoffgehalt von 5 %. Die Gasqualität bezieht sich auf das zusätzliche Vorhandensein von Verunreinigungen. In diesem Artikel erfahren Sie alles über die Gasreinheit (und -qualität).
Es gibt im Wesentlichen zwei Möglichkeiten, um ein Industriegas zu erhalten, unabhängig davon, ob es sich um Stickstoff oder Sauerstoff handelt: Unternehmen können es kaufen oder mit einem Kompressor und einem Gasgenerator selbst erzeugen. Zugekauftes Gas hat immer eine sehr hohe Reinheit. Bei selbst erzeugtem Gas kann dessen Reinheit frei gewählt werden.
Die Kosten des zugekauften Gases
Für Unternehmen, die ihren Stickstoff oder Sauerstoff kaufen, werden die Kosten für Gas von drei Hauptfaktoren bestimmt:
- Investitionskosten: Sowohl Flüssiggas als auch Gasflaschen erfordern Investitionen in die Logistik. Gasflaschen müssen beispielsweise in einem sicheren Raum gelagert und aufgestellt werden sowie den örtlichen Brandschutzvorschriften entsprechen. Für die Lagerung von Flüssiggas ist dagegen ein Betonfundament mit Umzäunung erforderlich.
- Preis pro Gaseinheit: Natürlich müssen Anwender für das von ihnen gekaufte Gas bezahlen.
- Betriebskosten: Sonstige Betriebskosten können die Miete von Flaschen oder Tanks, Lieferkosten und Umweltsteuern beinhalten.
Beachten Sie, dass die Gasreinheit nicht in der obigen Liste aufgeführt ist. Das liegt daran, dass die kryogene Produktion von Stickstoff und Sauerstoff wenig bis gar keinen Raum für Flexibilität bezüglich der Reinheit lässt. Zugekauftes Gas ist immer sehr rein, unabhängig davon, ob das für eine Anwendung erforderlich ist oder nicht. Das bedeutet, dass ein großer Teil der Benutzer einen Reinheitsgrad erhält, der für das Einsatzfeld nicht erforderlich ist (und der unnötig teuer ist). In jedem Fall haben die Anwender nicht die Möglichkeit, ihre Gaskosten zu senken, indem sie die Reinheit an ihre Bedürfnisse anpassen.
Die Kosten für die Stickstoff- und Sauerstofferzeugung vor Ort
Die meisten Vor-Ort-Gasgeneratoren verwenden eine von zwei Technologien, die nachstehend zusammengefasst sind und in diesen Artikeln über PSA und Membrantechnologie ausführlicher beschrieben werden.
- Luftzerlegung durch Druckwechseladsorption: Indem Druckluft durch Molekularsiebbett geleitet wird, kann eine Stickstoffreinheit von bis zu 99,999 % und eine Sauerstoffreinheit von bis zu 95 % erreicht werden.
- Luftzerlegung durch Membrantechnologie: Indem Druckluft durch halbdurchlässige Membranen geleitet wird, kann Stickstoff mit einem Reinheitsgrad zwischen 95 % und 99,5 % erzeugt werden.
Auch wenn der Unterschied zwischen 99,9 % und 99,999 % Reinheit nicht groß zu sein scheint, gibt es doch einen großen Unterschied bei den Kosten. Schlüsseln wir diese Gleichung einmal auf.
Die Kosten von Vor-Ort-Generatoren ergeben sich aus zwei Faktoren:
- Investitionskosten: Anwender müssen einen Gasgenerator sowie einen Kompressor kaufen, um den Generator mit Zuluft zu versorgen. Die Druckluftanlage muss die erforderlichen Druckluftaufbereitungsanlagen und Behälter umfassen.
- Betriebskosten: Diese Kosten ergeben sich aus dem Strom, der für den Betrieb des Kompressors erforderlich ist, und der Wartung der gesamten Anlage.
Durch die Anpassung der Gasreinheit an die Spezifikationen einer Anwendung können Unternehmen, die ihr eigenes Gas vor Ort erzeugen, ihr Geschäftsergebnis auf zwei Arten verbessern:
- Sie können ihre Investitionskosten senken, indem sie einen kleineren Generator und Kompressor kaufen.
- Dadurch senken sie auch ihre Betriebskosten, da ein kleinerer Kompressor weniger Energie verbraucht, was auch zu einer besseren CO2-Bilanz führt.
Vergleich: Wie sich die Reinheit auf die Gaskosten auswirkt
Sehen wir uns zwei Anwendungsmöglichkeiten von Stickstoff an, um zu veranschaulichen, wie sich die Reinheit auf die Erzeugungskosten auswirkt, wenn Sie das Gas selbst erzeugen. In unserem Beispiel benötigen Wellenlöten und das Verpacken von Kaffee einen Stickstofffluss von 50 Nm³/h. Für das Wellenlöten ist jedoch eine Reinheit von 99,999 % erforderlich; das Verpacken von Kaffee benötigt nur eine Reinheit von 99,9 %.
Unter Verwendung generischer Werte ist dies der Kostenaufwand beider Anwendungen über einen Zeitraum von 7 Jahren:
- Löten mit einer Reinheit von 99,999 %: 30 Investition + 50 Strom + 20 Wartung = 100
- Verpacken von Kaffee mit einer Reinheit von 99,9 %: 18 Investition + 30 Strom + 15 Wartung = 63
Das entspricht einem Kostenunterschied von fast 40 % bei der Gaserzeugung! Dieser Unterschied wird gänzlich dadurch erreicht, indem die Stickstoffreinheit für das Verpacken von Kaffee an den tatsächlich benötigten Wert angepasst wird (ein Wert, der weit über den Anforderungen der wichtigsten Lebensmittelnormen liegt), anstatt auf maximale Reinheit zu setzen.
Investition
Wartung
Elektrotechnik
Zum einen hat die nicht zu hohe Spezifizierung der Reinheit einen großen Einfluss auf die Investitionskosten, da Unternehmen ihren Bedarf mit einem kleineren Generator und einem kleineren Kompressor decken können. Zum anderen führt dieses kleinere System zu niedrigeren Wartungskosten. Außerdem benötigt es weniger Druckluft, um 1 Einheit Gas zu produzieren, was zu geringeren Energiekosten führt.
Die richtige Einstellung zahlt sich aus
Die Frage der Gasreinheit betrifft wahrscheinlich auch Sie. Die überwiegende Mehrheit der gewerbsmäßigen Anwendungen von Stickstoff und Sauerstoff erfordert kein Gas mit extremer Reinheit (d. h. die Art der Reinheit, die zugekauftes Gas bietet), was dies zu einem Bereich macht, in dem Unternehmen erhebliche Einsparungen erzielen können. Denn die Anpassung der Gasreinheit an Ihre Bedürfnisse ist immer die optimale und effizienteste Lösung.
