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Möglichkeiten der Kosteneinsparung bei Kompressoren

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In der Welt der Kompressoren gibt es häufig erhebliche, nicht genutzte Energieeinsparungsmöglichkeiten, wie beispielsweise Energierückgewinnung, Druckreduzierung, Leckreduzierung und Optimierung der Betriebsvorgänge durch die richtige Wahl eines Steuer- und Regelungssystems sowie die Auswahl der Kompressorgröße. Wir betrachten uns einige Möglichkeiten zur Minimierung der Betriebskosten von Kompressoren.

Das Leistungsbedarfskonzept

Bei der Durchführung von Berechnungen ist es wichtig, ein Gesamtleistungsbedarfskonzept anzuwenden. Alle Energieverbraucher, die zu einer Kompressoranlage gehören, sollten berücksichtigt werden, beispielsweise Einlassfilter, Lüfter und Pumpen, Trockner und Abscheider. Für Vergleiche zwischen verschiedenen Investitionsalternativen ist es besonders wichtig, vergleichbare Werte zu verwenden. Daher müssen die Werte in Übereinstimmung mit international anerkannten Normen und Vorschriften ermittelt werden, z. B. gemäß ISO 1217, Ausg. 4-2009.

Der Betriebsdruck

Der Betriebsdruck wirkt sich direkt auf den Leistungsbedarf aus. Ein höherer Druck bedeutet einen höheren Energieverbrauch: durchschnittlich 8 % mehr Leistung für einen um 1 bar höheren Druck. Die Erhöhung des Betriebsdrucks, um einen Druckabfall zu kompensieren, führt immer zu einer schlechteren Wirtschaftlichkeit.

Trotz dieses ungünstigen wirtschaftlichen Effekts ist eine Erhöhung des Kompressordrucks eine häufig verwendete Methode zur Überwindung von Druckabfällen, die durch ein unterdimensioniertes Rohrsystem oder verstopfte Filter verursacht werden. Bei einer Anlage mit mehreren Filtern, insbesondere wenn sie seit längerer Zeit ohne Austausch in Betrieb sind, kann der Druckabfall erheblich höher und daher sehr kostspielig sein, wenn die Filter längere Zeit vernachlässigt werden.

Bei vielen Anlagen ist es nicht möglich, große Druckreduzierungen zu realisieren, aber durch den Einsatz moderner Regeleinrichtungen kann der Druck realistisch um 0,5 bar gesenkt werden. Dies stellt eine Energieeinsparung von mehreren Prozent dar. Dies mag zwar unbedeutend erscheinen, aber betrachtet man die Tatsache, dass sich die Gesamteffizienz der Anlage in gleichem Maß erhöht, dann wird der Wert dieser Druckreduzierung in Bezug auf die tatsächlichen Einsparungen besser erkennbar.

Optimierung des Luftverbrauchs

Die Optimierung des Luftverbrauchs kann viele Vorteile haben.

Durch die Analyse von Routinen und des Druckluftverbrauchs können Lösungen für eine ausgeglichene Belastung des Druckluftsystems gefunden werden. Eine höhere Druckluftproduktion kann so vermieden werden, um die Betriebskosten zu senken.

Ein nicht rentabler Druckluftverbrauch, der in der Regel eine Folge von Lecks, abgenutzten Geräten, Prozessen, die nicht ordnungsgemäß konfiguriert wurden, oder der falschen Verwendung von Druckluft ist, wird am einfachsten durch eine allgemein höhere Achtsamkeit behoben. Durch die Aufteilung des Druckluftsystems in Abschnitte, die durch Absperrventile voneinander getrennt werden können, kann der Verbrauch während der Nacht und am Wochenende reduziert werden. Bei den meisten Anlagen gibt es ein gewisses Maß an Leckagen. Diese sind ein reiner Verlust und müssen daher minimiert werden. Häufig machen Leckagen 10 – 15 % der produzierten Druckluft aus. Außerdem verhalten sich Leckageverluste proportional zum Betriebsdruck, weshalb eine Methode zur Verringerung von Leckagen darin besteht, undichte Anlagen zu reparieren und somit den Betriebsdruck abzusenken, z. B. bei Nacht.

Das Absenken des Drucks um nur 0,3 bar reduziert die Leckage um 4 %. Wenn die Leckage bei einer Anlage mit 100 m3/min 12 % beträgt und der Druck um 0,3 bar gesenkt wird, ergibt dies eine Einsparung von ca. 3 kW.

Regelverfahren

Mit einem modernen Master-Steuersystem kann die zentrale Kompressoranlage optimal in verschiedenen Betriebssituationen eingesetzt werden, und gleichzeitig wird die Sicherheit und Verfügbarkeit verbessert. Die Auswahl des richtigen Regelverfahrens führt zu Energieeinsparungen durch einen niedrigeren Systemdruck und einen besseren Nutzungsgrad, der für jede Maschine in der Anlage optimiert ist. Gleichzeitig erhöht sich die Verfügbarkeit, wodurch das Risiko ungeplanter Ausfallzeiten reduziert wird. Die zentrale Steuerung ermöglicht die Programmierung einer automatischen Druckreduzierung im gesamten System während der Nacht und an Wochenenden.

Da der Druckluftverbrauch selten konstant ist, sollte die Kompressoranlage flexibel ausgelegt sein, mit einer Kombination aus Kompressoren mit unterschiedlichen Kapazitäten und drehzahlgesteuerten Motoren. Kompressoren können mit Drehzahlregelung betrieben werden. Schraubenkompressoren sind dafür besonders geeignet, da bei ihnen die Volumenstromrate und der Stromverbrauch praktisch proportional zur Drehzahl sind.

Wie funktioniert die Energierückgewinnung bei Kompressoren?

Die Energierückgewinnung bei Kompressoren kann optimiert werden.

Wenn Strom, Gas oder Öl für die Beheizung am Produktionsstandort oder von Prozessen eingesetzt wird, sollte die Möglichkeit eines vollständigen oder teilweisen Ersatzes dieser Energie durch eine Energierückgewinnung aus der Kompressoranlage genauer untersucht werden. Die entscheidenden Faktoren sind die Energiekosten in €/kWh, der Nutzungsgrad und der Umfang der zusätzlich erforderlichen Investitionen.

Eine gut geplante Investition in die Energierückgewinnung hat häufig eine Amortisationszeit von nur 1 bis 3 Jahren. Über 90 % der Energie, die dem Kompressor zugeführt wird, kann in Form von wertvoller Wärme zurückgewonnen werden. Die Temperatur der zurückgewonnenen Energie bestimmt die möglichen Anwendungsbereiche und damit auch den Wert. Der höchste Wirkungsgrad wird in der Regel bei wassergekühlten Anlagen erzielt, wenn der Kühlwasserauslass der Kompressoranlage direkt an einen kontinuierlichen Heizenergiebedarf angeschlossen werden kann, z. B. an den Rückleitungskreis des Heizkessels.

Die Energierückgewinnung kann dann während des gesamten Jahres effektiv genutzt werden. Verschiedene Kompressorkonzepte haben unterschiedliche Voraussetzungen. In bestimmten Situationen, in denen ein großer Wärmestrom mit Spitzenzeiten erforderlich ist oder wo weite Entfernungen zum Nutzungspunkt überbrückt werden müssen oder wenn der Bedarf während des Jahres schwankt, kann es interessant sein, die zurückgewonnene Energie in Form von Wärme, Kühlung oder Strom abnehmen zu lassen.

Erfahren Sie mehr über die Energierückgewinnung bei Kompressoranlagen.

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