Wo Druckluftenergie verloren geht und wie sich das Sparpotenzial berechnen lässt

Hohe Netzdruckniveaus, Druckminderer und ungenutzte Restdruckenergie verursachen in vielen Anwendungen unnötigen Energieaufwand. Mit dem Celeroton Energierechner lassen sich Einsparpotenziale einfach berechnen.

Druckluft ist in vielen industriellen Prozessen unverzichtbar. Üblicherweise wird sie zentral auf einem höheren Druckniveau erzeugt, als die einzelnen Verbraucher tatsächlich benötigen. Druckminderer reduzieren den Druck am Verbrauchsort, die zuvor eingesetzte Kompressionsarbeit geht dabei jedoch verloren. Auch Druckverluste, Leckagen und das Abblasen von Druckluft nach einem Prozess bedeuten ungenutzte Energie, die einfach verpufft.

Der Celeroton Energierechner ermöglicht es, das Energie- und Kosteneinsparpotenzial für verschiedene Druckluft-Anwendungsfälle einfach zu berechnen. Die Nutzung ist kostenlos, ohne Registrierung möglich und liefert direkt ein Ergebnis. Damit unterstützt Sie der Energierechner bei einer ersten technischen und wirtschaftlichen Einordnung.

Vier Anwendungsfälle im Energierechner

Der Energierechner bildet vier typische Ausgangssituationen ab:

• System mit einem Druckniveau: Das gesamte System arbeitet auf einem Druckniveau. In der Regel auf dem höchsten Druck, den einer der angeschlossenen Prozesse benötigt. Die meisten angeschlossenen Prozesse benötigen jedoch oft einen deutlich niedrigeren Druck. Hier kann eine differenzierte Versorgung helfen, unnötig hohe Druckniveaus zu vermeiden.

• Hoch- und Niederdrucknetz: Ein Hoch- und ein Niederdrucknetz bestehen bereits. Der Anwendungsfall betrachtet die Versorgung von Verbrauchern mit unterschiedlichen Druckanforderungen und die Frage, wie sich die Druckniveaus effizient aufteilen lassen. Immer mit dem Ziel möglichst wenig Luft unnötig stark zu verdichten.

• Niederdruckluft: Ein konventionelles Gebläse erzeugt Niederdruckluft. Der Energierechner unterstützt bei der Abschätzung des Potenzials beim Wechsel auf die Erzeugung mit einem effizienten Turbo Kompressor.

• Hochdruck nach dem Prozess: Ein Prozess gibt Druckluft mit noch beträchtlichem Druckniveau ab. Statt diese Luft ungenutzt abzublasen, lässt sich prüfen, ob sich die enthaltene Energie weiter nutzen lässt.

Nach der Auswahl des Anwendungsfalls werden die wichtigsten Spezifikationen eingegeben. Dazu gehören, abhängig vom gewählten Fall, die verschiedenen Druckniveaus, der Volumenstrom, die jährlichen Betriebsstunden sowie die Stromkosten. Anschliessend berechnet der Energierechner die potenzielle Energie- und Kosteneinsparung.

Ansatzpunkte für eine effizientere Druckluftversorgung

Die vier Beispiele greifen wiederkehrende Herausforderungen in industriellen Druckluftsystemen auf. Ein zentraler Ansatz ist die Anpassung des erzeugten Druckniveaus an den tatsächlichen Bedarf der jeweiligen Anwendung.

Bei einem Druckluftnetz mit mehreren Druckniveaus werden üblicherweise alle Verbraucher mit höherem Druckbedarf als das tiefere Drucknetz, über Druckminderer vom Hochdrucknetz gespiesen. Somit wird die gesamte Luftmenge dieser Verbraucher überverdichtet. Eine effizientere Alternative besteht darin, Verbraucher im Druckbereich zwischen den Drucklevels vom tieferen Druck zu speisen und den Druck dezentral mit Booster Kompressoren auf das benötigte Level anzuheben.

Auch bei Prozessen mit einem begrenzten Druckverlust kann Restdruck genutzt werden. Ein typisches Beispiel dafür sind Blasformprozesse. Dort liegt der benötigte Blasdruck beispielsweise zwischen 4 und 40 bar. Die Blasluft, welche den Kunststoff oder auch das Glas in die Form drückt, hat nach dem Blasprozess noch einen erheblichen Druck und damit Energie, wird jedoch häufig abgeblasen. Ein Booster Kompressor kann den Druck wieder etwas anheben und die Druckluft zurück ins System einspeisen.

Besonders relevant ist zudem die lokale Niederdruckversorgung. Viele Maschinen sind an ein Druckluftnetz mit typischerweise 6 bis 8 barg angeschlossen, benötigen aber nur einen deutlich niedrigeren Prozessdruck. Fast unabhängig vom Maschinentyp – von modernen Schleifmaschinen bis zur Verpackungsmaschine – immer wieder begegnet man solchen Verbrauchern, welche einen zentralen Anschluss bei 6 – 8 bar haben, aber oft den grössten Luftverbrauch bei <1 bar haben. Eine lokale Versorgung der Niederdruckprozesse mit dem tatsächlich erforderlichen Druck kann immense Energieverluste durch Druckminderung, Leckagen und Druckverluste im Netz reduzieren.

Ein Praxisbeispiel zeigt das Potenzial: Bei 6’000 Betriebsstunden pro Jahr, Stromkosten von CHF 0,15/kWh, einem Netzdruck von 7,5 barg und einem Prozessdruck von 1 barg benötigt eine zentrale Druckluftversorgung 195 MWh pro Jahr. Eine dezentrale Lösung mit einem Turbo Kompressor benötigt im Vergleich 63 MWh pro Jahr. Das entspricht in diesem Beispiel einer Energieeinsparung und damit einer Senkung der Betriebskosten von 68 %. einem Kosteneinsparpotenzial von 34 %. Jährlichen Einsparungen von CHF 6’500 im dargestellten Fall resultieren in einem Return on Investment von unter drei Jahren.

Bei Prozessdrücken unter 1 barg kann der Energieverbrauch gegenüber einer Versorgung aus einem 7,5-barg-Netz um über 80 % sinken.

Einsparpotenzial für den Ihren Anwendungsfall berechnen

Der Energierechner bietet eine erste Orientierung für typische Druckluftanwendungen. Reale Einsparungen hängen jedoch von den jeweiligen Betriebsbedingungen ab – etwa von Druckniveau, Volumenstrom, Betriebszeit, bestehender Infrastruktur und Strompreis.

Falls Ihr Anwendungsfall im Energierechner nicht abgedeckt ist, berechnen wir das Potenzial gerne anwendungsspezifisch für Sie. Kontaktieren Sie uns unter moc.notorelec@ofni oder telefonisch unter +41 44 250 52 20.