Celeroton treibt zukunftsorientierte Technologien an

Energieeinsparung bei Druckluft und Vakuum Anwendungen

Druckluft ist in verschiedenen Industrien weit verbreitet und stellt oft einen grossen Energieverbraucher dar. Gemäss Umweltbundesamt Deutschland werden 17% der gesamten elektrischen Energie in der Industrie für die Luftkompression verwendet, und es besteht ein erhebliches Energieeinsparpotenzial. Beispielsweise wird für Vakuumgreifer der benötigte Unterdruck häufig durch Druckluft und eine Venturi-Düse, den sogenannten Ejektor, erzeugt. Dieses Prinzip erfordert etwa 2 bis 5 Mal so viel Energieaufwand wie die direkte Unterdruckerzeugung. Pneumatische Aktuatoren und Geräte in Industrieproduktionslinien und Fertigungsmaschinen benötigen verschiedene Druckstufen, die von 1 barg bis hin zu den üblichen 8 barg und darüber hinaus reichen. In der Regel definiert der Aktuator mit dem höchsten Druckbedarf den einheitlichen Versorgungsdruck der gesamten Produktionslinie. Die anderen Druckstufen werden über Druckminderer erreicht, wodurch der Druckunterschied verschwendet wird. Beim Blasformen sind Blasdrücke von 4 bis 40 bar erforderlich. Der Druckverlust über die Verteiler, Düsen und Hohlräume beträgt 0,1 bis 1 bar, was zu einem Ausgangsdruck führt, der nur geringfügig kleiner ist als der Eingangsdruck. Dieser Ausgangsdruck wird in der Regel in die Umgebung abgeblasen, und die darin enthaltene Energie geht verloren. Ähnliche Abblas Strategien werden auch in anderen Druckluft Prozessen angewendet.

Druckluft enthält grosse Mengen an Energie, wird aber, wie oben erläutert, oft noch nicht als so wertvoll wie das Äquivalent von elektrischer Energie angesehen. Daher wird nicht so viel Aufmerksamkeit und Aufwand in die Verbesserung der pneumatischen Energieeffizienz gesteckt wie in direkte elektrische Energieeinsparungen. Das wird sich in Zukunft ändern:

• Betriebskosten werden zu einem Entscheidungskriterium bei der Auswahl und dem Kauf von Drucklufttechnik. Es erfolgt eine Verschiebung von Investitionskosten hin zu Entscheidungen basierend auf den Gesamtkosten des Besitzes.
• Fertigungs- und Produktionsunternehmen setzen eigene Ziele in Bezug auf Energieeffizienz und Nachhaltigkeit.
• Gesetzliche Vorschriften und finanzielle Anreize drängen auf eine Reduzierung des Energieverbrauchs, und Druckluft birgt ein erhebliches ungenutztes Potenzial.

Die Gaslager Turbo Kompressor-Technologie von Celeroton ermöglicht eine deutliche Reduzierung des Energieverbrauchs zur Erzeugung von Druckluft in den oben genannten Anwendungen. Turbo Kompressoren können den Unterdruck direkt erzeugen, indem sie den Eingang des Turbo Kompressors mit dem Greifer verbinden. Dies spart elektrische Energie im Vergleich zu Ejektoren. Und es gibt noch weitere Vorteile: Aufgrund der kompakten Grösse der Turbo Kompressoren kann das Vakuum lokal erzeugt werden, wodurch lange, unter Druck stehende Leitungen, die anfällig für Lecks sind, vermieden werden. Eine hochdynamische Drehzahlregelung ermöglicht das Ein- und Ausschalten des Vakuums. In einem beispielhaften Anwendungsfall für das Vakuumgreifen von porösen Materialien zeigt eine konservative Berechnung ein Einsparpotenzial von 86 %. Das bedeutet 7,5-mal weniger elektrische Energie für denselben Vorgang!

Für dieses beispielhafte Anwendung betrachten wir Greifer mit einem typischen Unterdruckbedarf für poröse Materialien von 0.45 barg (0,55 bara) und einem Gesamtluftbedarf von 2000 Nl/min. Der Unterdruck kann entweder durch 9 Ejektoren erzeugt werden, die von einem kontinuierlich laufenden zentralen Industrie-Luftkompressor mit einem durchschnittlichen elektrischen Leistungsbedarf von 22 kW, oder durch direkten Unterdruck, das von einem Celeroton Turbo Kompressor CT-2000 erzeugt wird, der bei einem Druckverhältnis von 1,8 und ebenfalls 2000 Nl/min einen Leistungsbedarf von etwa 2,9 kW hat. Das ist 7,5-mal niedriger als bei der zentralen Kompressor-Ejektor-Lösung. Dies bedeutet Einsparungen von mehr als 32.000 EUR pro Jahr (Annahmen: 8500 Stunden Betrieb bei einem Energiepreis von 20 ct/kWh).

Energieeinsparungen sind auch in anderen Druckluft und Vakuum Anwendungen neben Unterdruckgreifern möglich. Industrielle Produktionslinien können von einem zentralen Kompressor mit reduziertem Druckniveau versorgt werden. Laut Unternehmensnetzwerk Klimaschutz spart dies 6-10 % der Energie für jedes reduzierte bar. Die Geräte mit höheren Druckanforderungen innerhalb der Produktionslinie können vom reduzierten Druckniveau ausgehend durch einen dezentralen, lokalen Turbo Kompressor versorgt werden, die erforderliche Druckerhöhung für einen Teilmassenstrom vom Druckniveau des zentralen Kompressors bereitstellt. Dies ermöglicht sogar die Steuerung mehrerer Drücke, die speziell für jedes Gerät angepasst sind, um den Energieverbrauch weiter zu reduzieren. Umgekehrt kann, wenn nur wenige Geräte eine niedrige Druckversorgung benötigen (aber möglicherweise einen hohen Luftstrom), die Niederdruckversorgung durch einen individuellen Turbo Kompressor erfolgen, der Energie spart. In einem Anwendungsfall in der Lebensmittelindustrie konnte ein zentraler Rotationskolbenkompresser entlastet werden, indem lokal erzeugte 0,2 barg an ein Hochdurchflussgerät geliefert wurde. Weitere Vorteile dieses Anwendungsfalls neben der Energieeinsparung sind die kontaminationsfreie und ölfreie Luftversorgung durch die Gaslager-Technologie, die geringe Geräuschentwicklung, die eine lokale Installation in der Nähe von Bedienern ermöglicht, und der wartungsfreie Betrieb.

Wie die Beispiele zeigen: Celeroton treibt Zukunftstechnologien voran, die nicht nur die Effizienz in etablierten Prozessen steigern, sondern auch Lösungen ermöglichen, die mit dem aktuellen Stand der Technik nicht realisierbar sind. Dabei werden Industriestandards neu definiert und der Energiebedarf drastisch reduziert. In Zukunft erwarten wir, dass immer mehr Unternehmensstrategien und Vorschriften Energieeinsparstrategien und Berechnungen der Gesamtkosten des Besitzes fordern – auch in der Druckluftindustrie. Celeroton bereitet sich darauf vor und plant, die Energieeinsparpotenziale in Pilotprojekten zu demonstrieren. Möchten Sie an der Demophase teilnehmen oder das Energieeinsparpotenzial in Ihrer Druckluft oder Vakuum Anwendung prüfen? Kontaktieren Sie uns unter moc.notorelec@ofni oder +41 44 250 52 20.