Druckluft – Energiekosten und Betriebskosten mit einfachen Maßnahmen senken

Druckluft ist die beste Methode, um Geld zu vernichten. Sie können Ihre Kosten für Druckluft durch einfache Maßnahmen senken.

Druckluft ist die beste Methode, um Energie zu vernichten und doch treibt Druckluft Industrie und Gewerbe an. Druckluft ist teuer und die Systemwirkungsgrade vieler Druckluftsystemen sind niedrig. In diesem Blogbeitrag zeige ich Möglichkeiten, wie Sie mit einfachen Maßnahmen die Effizienz und den Wirkungsgrad von Druckluftsystemen steigern und die Kosten für Druckluft senken können.

Druckluft und Wirkungsgrade von Druckluftsystemen

Druckluft ist einer der wichtigsten Energieträger in der industriellen Fertigung und im Gewerbe. Die Einsatzgebiete reichen von pneumatischen Antrieben über Werkzeuge bis hin zu Einblasluft für Medien und Komponenten oder Luft zur Instrumentenkühlung. Gerade 6% der, in einem Kompressor eingesetzten elektrischen Energie werden in Druckluft umgewandelt. Im Druckluftsystem folgen noch Verluste für die Lufttrocknung (je nach Bauart des Trockners bis zu 10% und mehr), durch Rohreibung, Einbauten und andere Strömungshindernisse sowie durch Leckagen oder unsachgemäßen Endverbrauch und künstlichen Bedarf.

Der Gesamtwirkungsgrad eines Druckluftsystems kann auf 3% und weniger sinken. So gesehen ist Druckluft der ineffizienteste und teuerste Energieträger, den man einsetzen kann. Es lohnt sich für Sie, Maßnahmen zu ergreifen, um den Wirkungsgrad Ihres Druckluftsystems möglichst hochzuhalten und die Kosten zu senken.

Weiterführende Informationen zur Dienstleistung Leckageortung und Druckluft-Audit stelle ich hier bereit.

Die Kosten für Druckluft mit einfachen Stellschrauben senken.

Stellschrauben, um Kosten zu senken

Es gibt zwei große Gruppen, um die Kosten für Druckluft zu senken:

• Betriebsparameter und Anwendungen
• Investitionen

Die Stellschrauben in der Anwendung von Druckluft sind

• Ortung und Beheben von Leckagen
• Analyse und Beschränkung der Einsatzbereiche von Druckluft
• Überprüfen und Beschränken der Verfügbarkeit
• Senken des Systemdrucks
• Adaption der Steuerung

Mögliche Investitionen, um die Kosten des Druckluftsystems zu senken sind:

• Beheben von Strömungshindernissen
• Investitionen in das Druckluftnetz
• Drehzahlgeregelte Kompressoren
• Wärmerückgewinnung (als indirekte Maßnahme)
• Trennung von Netzen

In diesem Blog-Beitrag betrachte ich die Stellschrauben in der Anwendung von Druckluft.

Ortung und Behebung von Leckagen in Druckluftsystemen

Die Ortung und Behebung von Leckagen sind die einfachsten und effektivsten Mittel, um Verluste zu reduzieren und somit die Kosten für Druckluft zu senken. Bei einem Betriebsdruck von 7 bar kostet ein Loch mit einem Durchmesser von 2 mm (300 l/min) bei guten Bedingungen (niedriger Strompreis und hoher Gesamtwirkungsgrad des Systems) und durchgehendem Betrieb bereits € 2.500, – pro Jahr – das entspricht dem Verlust einer grob undichten Steckverbindung – tritt diese zum Beispiel in einem Schaltkasten in der Produktion auf, bleibt sie lange unentdeckt. Ein großes Loch mit 4 mm Durchmesser (1.200 l/min) verursacht Kosten von € 9.800, – pro Jahr. Selbst viele so große Leckagen können in der Industrie nicht gehört werden, da der Umgebungsschallpegel zu hoch ist. Mit einer Ultraschall-Leckageortung sind alle Leckagen und vor allem diese „low hanging fruits“ leicht aufspürbar. Die Behebung von Leckagen mit mehr € 300, – Verlust pro Jahr amortisiert sich zumeist unter einem Jahr.

Analyse und Beschränkung der Einsatzbereiche von Druckluft

Druckluft ist bequem, mit einfachen Mitteln zu Anwendern zu transportieren und universell einsetzbar – zu universell. Die Analyse der Anwendungsbereiche und auch der nicht vorgesehenen Anwendungen (unsachgemäßer Einsatz oder künstlicher Bedarf) sind der Ausgangspunkt jeder Betrachtung. Unsachgemäßer Einsatz und künstlicher Bedarf können nur durch Schulung und Aufklärung sowie durch das Bereitstellen von alternativen Mitteln eingeschränkt werden. Hier erwähne ich als Beispiel, Druckluft bleibt das teuerste Mittel, um den Hallenboden zu kehren.

Für viele vormals nur mit Druckluft erbringbare Anwendungen, z.B. pneumatische Antriebe können moderne elektrische Antriebe heute eine kostengünstige Alternative darstellen. Ein einfaches Beispiel sind Handschrauber in der Fertigung, welche durch stufenlos regulierbare Elektroschrauber leicht ersetzt werden können. Die kritische Analyse der Anwendungsfälle bei kleinteiliger Produktion und der Einsatz kostengünstiger Alternativen kann den Bedarf an Druckluft auch halbieren.

Überprüfen und Beschränken der Verfügbarkeit von Druckluft

Verschiedene Anwendungen in der Produktion benötigen Druckluft zu verschiedenen Zeiten. Einige Anwendungen werden in nur einer Schicht gebraucht. Andere Anwendungen im selben Betrieb müssen 8.760 Stunden im Jahr verfügbar sein. Jedes mit Druckluft beaufschlagte System entwickelt über die Zeit Leckagen oder Undichtheit durch Abnutzung hinzu kommen unsachgemäßer Einsatz und künstlicher Bedarf. Mit den konsequenten und wo möglich automatisierten Wegschalten von nicht benötigten Teilen des Druckluftsystems, zum Beispiel durch Magnetventile können sowohl Verluste als auch unsachgemäßer Verbrauch eingeschränkt werden.

Senken des Betriebsdrucks in Druckluftsystemen

Auf die einfache Frage, wieso ein bestimmter Systemdruck gefahren wird, wenn die Anwender weit geringeren Druck erfordern, wissen viele Verantwortliche keine klare Antwort. Im Druckbereich von 3 bis 10 bar kostet jedes Bar Druck rund 7% Energie. Es lohnt sich genau auf den Betriebsdruck zu schauen.

Im besten Falle gab es Anwender und diese sind nicht mehr am Netz. Hier ist die einfache Maßnahme, den Druck stufenweise abzusenken, bis bei einem Anwender „Probleme“ auftreten. Dann liegt der optimale Betriebsdruck meist knapp darüber.

Häufig wird der Druck benötigt, um die Druckluft durch Engstellen und über Strömungshindernisse zu pressen. Hier lohnt es sich das Leitungsnetz zu analysieren und Engstellen konsequent durch Passagen mit ausreichendem Querschnitt zu ersetzen.

Wenn nur einer oder wenige Anwender einen höheren Druck erfordern, so rechnet sich oft, für diesen oder diese wenigen eine eigene Druckluftversorgung bereit zu stellen. Mit dieser Maßnahme können Sie auch, unabhängig vom geforderten Druck, gezielt verschiedene Betriebszeiten von Anwendern oder unterschiedliche Druckluftqualitäten bedienen.

Eine detaillierte Analyse des Systems und eine fundierte Vollkostenrechnung ermöglichen hier ein großes Einsparpotential zu eröffnen und die Kosten für Druckluft zu reduzieren.

Wärmerückgewinnung als indirekte Maßnahme zur Steigerung der Energieeffizienz der Druckluftsysteme

6% der eingesetzten elektrischen Energie werden in Druckluft umgewandelt, rund 80% gibt der Kompressor als nutzbare Abwärme ab. Der Großteil der neueren Kompressoren hat entweder eine Wärmerückgewinnung vorinstalliert oder diese lässt sich leicht nachrüsten. Wer Warmwasser oder Prozesswärme mit rund 65°C und knapp darüber benötigt, reduziert mit einer Wärmerückgewinnung auf einem Kompressor die Kosten für die Wärmebereitstellung. In sehr guten Anwendungsfällen amortisieren sich diese Investitionen in drei Jahren.

Adaption der Steuerung von Kompressoren

Kompressoren neuerer Bauart haben bereits wirkungsvolle Steuerungen vorinstalliert und weisen Schnittstellen zu übergeordneten Steuerungen auf. Sich mit der Steuerung zu befassen, eröffnete weitere Potentiale, um die Energiekosten für Druckluftanlagen zu senken.

Starre Kompressoren müssen in der Steuerung immer die Grundlast liefern. Das Nachlaufen starrer Kompressoren beim Entlasten verursacht hohe Energieverluste genauso wie das Anfahren. Verschiedene Typen von starren Kompressoren können in einem Druckluftsystem auch dafür eingesetzt werden, verschiedene Bereiche des Druckbandes abzudecken. Neben dem Einsatz im optimalen Betriebsbereich werden so auch unnötige Lastspiele und die damit verbundenen Verluste reduziert.

Drehzahlgeregelte Kompressoren gleichen schwankenden Bedarf aus. Sie weisen keine bis minimale Verluste beim Anfahren auf. Drehzahlgeregelte Kompressoren ermöglichen die Lastspiele von Starre Kompressoren zu optimieren.

In modernen Steuerungen sind Libraries hinterlegt, um die aufgeschalteten Kompressoren in verschiedenen Anwendungsfällen und Systemen optimal einzusetzen. Die Programme können auf die individuellen Anforderungen Ihres Betriebes angepasst werden. Sich selbst damit auseinanderzusetzen, die Wirkung der verschiedenen Betriebsmodi und Einstellungen in der Steuerung zu monitoren und aktiv nachzuschärfen, rechnet sich genauso wie ergänzend den Hersteller in die Pflicht zu nehmen.

Fazit: Einfache Maßnahmen zum Senken der Kosten für Druckluft

Es gibt auf der Seite der Anwendung von Druckluft wirkungsvolle und einfach umsetzbare Stellschrauben, um die Kosten zu senken. Die Behebung und Ortung von Leckagen in Kombination mit dem Absenken des Betriebsdruckes und dem kritischen Hinterfragen der Einsatzbereiche und zeitlichen Verfügbarkeit der Druckluft ist besonders wirkungsvoll und rasch umsetzbar.

Alleine für die Effekte der Leckageortung führe ich zwei Beispiele an: In einem mittleren Werk der Schwerindustrie brachten 3 Tage Begehung für die Leckagen-Ortung, 29 wesentliche Leckagen mit einem Verlust von mehr als € 39.000, – pro Jahr aus. Die Behebung dieser Leckagen amortisierte sich in weniger als drei Monaten. Rund 100 weitere Leckagen schlagen sich im Schnitt mit je mehr als € 100, – Verlust p.a. Diese sind in den Instandhaltungsplan aufgenommen worden und werden konsequent im Rahmen von Revisionen umgesetzt. Ein Druckluft-Audit ergänzte die Leckageortung. Die Analyse der Betriebsführung und des Bedarfs der Druckluft  beim Stillstand in zwei Schichten am Sonntag bringt beim anstehenden Umbau des Werkes eine Einsparung von mehr als € 35.000, – pro Jahr.

In einer Großküche brachte ein Vormittag Begehung für die Leckagen-Ortung, Leckagen mit einem jährlichen Verlust von fast € 15.000, – zu Tage. Die Behebung aller Leckagen amortisierte sich in weniger als neun Monaten.

Informationen zur Dienstleistung Leckageortung und Druckluft-Audit stelle ich hier bereit. Ich freue mich auf ein persönliches Gespräch, um Ihnen ein entsprechendes Angebot zu legen und Ihre Kosten für Druckluft zu senken.