Druckluftanlagen

Prinzipskizze

Prinzip einer einfachen Druckluftanlage.

Energiefluss in einer Druckluftanlage.

Druckluft ist eine teure Energie, der m³ kostet etwa 10 bis 20 Rappen. Bei Anlagen mit wenig Betriebsstunden machen die Stromkosten nur etwa 20% der Betriebskosten aus, bei Anlagen, welche rund um die Uhr laufen, können es bis zu 80% sein. Wenn wichtige Maschinen Druckluft benötigen, werden oft zwei gleiche Kompressoren installiert, welche abwechslungsweise betrieben werden.

Der theoretische Wirkungsgrad eines Kompressors kann bei 50% liegen, über das ganze System bis zum Werkzeug wird aber meistens nur ein Wirkungsgrad um die 5% erreicht. Beim Kompressor könnte die eingebrachte Leistung als Abwärme auf einem Temperaturniveau um die 60°C genutzt werden. Nebst dem sparsamen Einsatz von Druckluftenergie liegt der Ansatz zu Energieeffizienz im richtigen Anlagenkonzept und in der Wartung.

 

 

Kennzahlen

Vergleichsgrösse Durchschnittswert energieeffiziente Anlage
Kompressorleistung pro m³/h bei 8 bar 130 W/(m³/h) 100 W/(m³/h)

Energieparmöglichkeiten

Prozess Verbesserungsmöglichkeiten Wirtschaftlichkeit
Betriebszeit Eine Druckluftanlage sollte ausserhalb der Arbeitszeit ausgeschaltet sein (Wochenschaltuhr), ebenso ein vorhandener Kältetrockner, welcher aber etwa eine halbe Stunde vor dem Kompressorstart wieder eingeschaltet werden sollte. Die Reduktion der Laufzeit eines 11 kW Kompressors von 3000 auf 2000 Stunden spart rund 8'000 kWh/a Strom (Fr. 1500) und kostet 200 Franken.
Nenndruck Die wenigsten Maschinen benötigen Druckluft von über 5 bar. Eine Reduktion des Nenndruckes reduziert den Stromverbrauch, die Leckverluste und erhöht die Standzeit des Kompressors. Eine Reduktion des Nenndrucks von 10 auf 7 bar bringt eine Stromeinsparung von über 25%.
Druckluftspeicher Je kleiner der Druckluftspeicher, desto mehr Schaltspiele für den Kompressor, jedesmal mit An- und Auslaufverlusten. Ein grösserer Speicher kann diese Leerlaufverluste massiv reduzieren und ist besser als eine zu grosse Schaltdifferenz (üblich 1 bar). Ein Druckluftspeicher mit 1 m³ Volumen deckt mit 1 bar Druckdifferenz den Druckluftverbrauch von 1 m³/min für 1 Minute.
Nachlaufzeit Der Nachlauf ist ein einfacher Schutz des Kompressormotors vor einer Überhitzung durch zu viele Schaltspiele. In diesem Leerlauf wird etwa ein Drittel der Nennleistung benötigt, aber keine Druckluft produziert. Wenn eine Anlage aus dem Nachlauf nur sehr selten wieder auf Last fährt, so ist dieser Nachlauf überflüssig.
System Drucklufterzeugung und Druckluftverbrauch sollten aufeinander abgestimmt sein. Wenn bei schwankendem Druckluftverbrauch die Manometer an den Armaturen (Filter, Öler, Reduzierventil) heftig ausschlagen, sind die Rohrquerschnitte oder Armaturen zu klein. Ein Kompressor für die Grundlast und ein zweiter Kompressor für die Spitzenlast sind oft eine gute und günstige Lösung.
Ansaugluft Die Ansaugluft des Kompressors sollte möglichst kalt und sauber sein. Ein neuer Ansaugfilter kostet nicht viel.
Leckreduktion Die Druckluftzuleitungen an Maschinen und Anlagen, welche nicht in Betrieb sind, könnten automatisch unterbrochen werden. Ein Leckverlust von 1 l/s kostet im Jahr etwa 300 Franken Strom.
Kontrolle

Füllformel

Leistungsdiagramm

Diagramm zur Beurteilung der Kompressorleistung.

Leckkontrolle:

Maschinen und Kompressoren abgeschaltet; Druck auf 7 bar; Zeit stoppen, bis Druck auf 6 bar abfällt

Leistungskontrolle:

Kompressor ein; Druck 6 bar; Ausgang Speicher schliessen; Zeit stoppen, bis der Druck 8 bar ist.

Werte in Tabelle notieren und mit alten Werten vergleichen.

Abwärmenutzung Der grosse Teil der Kompressorleistung fällt als Abwärme (60 bis 90 °C) an. Je nach System kann die Wärme (Luftkühlung, Wasserkühlung) direkt oder über einen Wärmetauscher weiter verwendet werden. Bei 1000 Betriebsstunden in der kalten Jahreszeit ersetzt die Abwärme eines 22 kW Kompressors 1000 Liter Heizöl.
Reinigung Viel Druckluft wird für die Reinigung verschwendet. Spezielle Injektordüsen reduzieren den Luftverbrauch und Lärm. In vielen Fällen ist ein Staubsauger nützlicher.
Kühlung Für die Kühlung von Teilen ist Druckluft energetisch ungeschickt. Ein Gebläse ist wirk- und sparsamer.
Bewegung Ein 1 kW Pneumatikantrieb benötigt 10 bis 20 kW Kompressorleistung, ein gleichstarker Hydraulik- oder Elektroantrieb etwa 2 kW. Druckluftantriebe mit viel Betriebsstunden durch Elektroantriebe ersetzen.

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© GLOOR ENGINEERING, 28. DEZEMBER 1998