Muss Druckluft teuer sein? - bdguss · KAESER KOMPRESSOREN GmbH – Postfach 21 43 – 96410 Coburg – Germany Tel. +49 95 61 6 40 0 – Fax (0 95 61) 6 40 3 00 – – E-Mail: [email protected]

Muss Druckluft teuer sein?

Was ganzheitliche Betrachtung und moderne Technik zur Druckluft-

Effizienz beitragen können

Referent: Dipl.-Ing. (FH) Erwin Ruppelt, Kaeser Kompressoren GmbH, Coburg

Wegen des hohen Automatisierungsgrads moderner Produktion ist Druckluft im

Industriebetrieb heute als Energieträger ebenso wichtig wie Elektrizität. Daher

bedeutet ein Ausfall der Druckluftversorgung in der Regel wie ein Stromausfall

kostspieligen Betriebsstillstand. Die Hauptforderungen an eine zeitgemäße

Druckluftversorgung heißen deshalb höchstmögliche Verfügbarkeit, Energie- und

Kosteneffizienz. Wie aber lassen sich Energieverbrauch und Kosten reduzieren,

wenn der Istzustand des Druckluftsystems nicht bekannt ist und ein System zur

Überwachung fehlt? Daher sind Energieverbrauchs- und Kostenanalyse, Kosten-

planung und laufendes Kostenmanagement unabdingbare Voraussetzungen für

wirtschaftlichen und sicheren Betrieb.

In Analogie zur Stromversorgung sind die vier wichtigsten Komponenten eines Druck-

luftsystems (Abb. 1) – Erzeugung, Aufbereitung, Verteilung und Verbrauch – sorgfältig

aufeinander abzustimmen. Einzelmaßnahmen wie etwa der planlose Austausch einzel-

ner Druckluft-Komponenten führen hingegen nie zu optimierter Energie- und Kosteneffi-

zienz.

KAESER Kompressoren / www.kaeser.com / Page 3

Die vier wichtigen Komponenten: Erzeugung, Aufbereitung, Verteilung, Verbraucher

Abb. 1

KAESER KOMPRESSOREN GmbH – Postfach 21 43 – 96410 Coburg – Germany

Tel. +49 95 61 6 40 0 – Fax (0 95 61) 6 40 3 00 – www.kaeser.com – E-Mail: [email protected]

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Geht es um die Wirtschaftlichkeit der Drucklufterzeugung, ist häufig die Frage zu

hören: „Wie viel kostet eigentlich ein Kubikmeter Druckluft?“ Eine Frage, welche die

wenigsten Anwender schnell und schlüssig beantworten können. Nicht zuletzt deshalb

sind sie oft auch nicht in der Lage, vorhandene Einsparpotentiale zu erkennen.

Was kostet wie viel bei der Druckluftversorgung?

Die Kosten (Abb. 2) einer optimierten Druckluftversorgung mit luftgekühlten Kompres-

soren setzen sich wie folgt zusammen: Inbetriebnahme und Einweisung des Wartungs-

personals beanspruchen lediglich etwa ein Prozent der Gesamtkosten; ebenso die

Kondensataufbereitung. Aufwendungen für Installation sowie Steuerungs- und Leittech-

nik schlagen mit sieben, die Anschaffung der Aufbereitungstechnik mit fünf und die In-

vestition in die Kompressorentechnik mit rund 13 Prozent zu Buche. An Wartungsauf-

wand sind für die Kompressoren drei, für die Aufbereitung ein Prozent anzusetzen. Den

Löwenanteil der Druckluftkosten beansprucht aber die Energieversorgung für Kompres-

soren und Aufbereitungsgeräte mit zusammen 69 Prozent.


Kostenstruktur in optimierten Druckluftstationen

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Basis: 0,08 €/kWh

Laufzeit: 5 Jahre

Zinssatz: 6%

Betriebsüberdruck: 7,5 bar

Luftkühlung

Druckluftqualität: Öl 1

(nach ISO 8573-1) Staub 1

Wasser 4

Abb. 2



3

3

Im Jahr 2000 verbrauchten industrielle Druckluftsysteme in der EU rund 18 Prozent aller

von Elektromotoren aufgenommenen Energie: 80 Milliarden Kilowattstunden. Ohne

durchgreifende Optimierung der Druckluftsysteme wird deren Verbrauch im Jahr 2015

voraussichtlich auf 127 Milliarden Kilowattstunden ansteigen (Abb. 3).


Energieanteil Kompressoren bei industriell eingesetzten Motoren (EU)

Energieverbrauch

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andere MotorenPumpenVentilatorenDruckluftkompressorenKältemittelkompressorenFördereinrichtungen

geschätzter EU-weiter Energieverbrauch für Kompressoren 2015:

SAVE II

EU-weiter Energieverbrauch für Kompressoren 2000

Das sind 10% des gesamtenelektrischen Energieverbrauchsinkl. Licht.

Abb. 3

Andersherum ausgedrückt: Würde das der durchschnittlichen europäischen

Druckluftstation innewohnende Effizienz-Optimierungspotential von über 30 Prozent

konsequent ausgeschöpft, dann müssten die Anwender in der EU pro Jahr rund

2,5 Milliarden Euro weniger an die Stromversorgungsunternehmen überweisen

(bei 8 Cent/kWh).

Individuelle Betrachtungsweise erforderlich

Bereits im Rahmen der Kampagne „Druckluft effizient“ (2000 bis 2004) legte das Fraun-

hofer ISI gewisse Benchmarks fest. So liegt beispielsweise bei einem Druck von 6,5

barü (7,5 barabs) der Wert des spezifischen Leistungsbedarfs zwischen 5,5 und 7 kW

min/m³. Energieverbrauchswerte über 7 kW min/m³ sind unwirtschaftlich und solche

unter 5,5 kW min/m³ sind technisch nicht möglich (Abb. 4).



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4


Abb. 4

Hinzu kommt, dass es eine allgemeine anwendbare Lösung, eine Art Allheilmittel für

ineffiziente Druckluftsysteme, nicht gibt, denn kein Betrieb gleicht dem anderen. Schon

bei den Grundrissen und der Flächennutzung gibt es extreme Unterschiede: Über große

Areale verteilte, in einem oder mehreren Gebäuden untergebrachte, detailliert im Vo-

raus geplante oder historisch gewachsene Produktionsstätten – sie alle bedürfen indivi-

dueller Betrachtung. Nicht zuletzt aus dieser Verschiedenheit resultieren die unter-

schiedlichsten Schwachstellen und Kostentreiber (Abb. 5)



5

5


Druckluft-station

Produktion

Übersicht der Auffälligkeiten in Druckluftstationen und Produktionsräumen

Abb. 5

Ein gutes Beispiel dafür bieten auch die mit der jeweiligen Entwicklung der Betriebe

entstandenen Druckluft-Leitungssysteme. Diese – ob als Ring- oder Stichleitung ausge-

führt, ob aus Kunststoff oder aus Metall – beeinflussen auf unterschiedliche Weise nicht

nur Druckabfall und Leckageverluste, sondern auch die Druckluftqualität.

Vielfalt herrscht auch beim Druckluftverbrauch: Einschichtbetrieb mit unregelmäßiger

Auslastung, Zweischichtbetrieb mit periodischen Schwankungen, nächtliche Schwach-

lastzeiten, Dreischichtbetrieb mit relativ konstantem Bedarf – die Bedingungen sind so

vielfältig wie die Branchen, die mit Druckluft arbeiten. Und ebenso vielfältig sind die Ein-

satzbereiche der Druckluft: allgemeine Werksluft, Pulverbeschichten, Weberei, Pharma-

industrie, Krankenhaus, Chemieanlagen, Nahrungs- und Genussmittel-Herstellung,



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Verpackungs- und Umwelttechnik – die Aufzählung ließe sich fast beliebig fortsetzen

(Abb. 6).


Unterschiedliche Luftverbräuche

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Dienst ag 10.09.2002 Mittwoch 11.09.2002 Donnerstag 12.09.2002 Freitag 13.09.2002 Samstag 14.09.2002Sonntag 15.09.2002 Montag 16.09.2002 Dienst ag 17.09.2002 M ittwoch 18.09.2002 Donnerstag 19.09.2002Freitag 20.09.2002 Samstag 21.09.2002 Sonntag 22.09.2002 M ontag 23.09.2002 Dienst ag 24.09.2002Mittwoch 25.09.2002 Donnerstag 26.09.2002 Freitag 27.09.2002 Samstag 28.09.2002 Sonntag 29.09.2002

Gesamtlast über al le aufgenommenen KompressorenReichert Pfalzgrafenweiler MP 1.1

1-Schichtbetrieb

2-Schichtbetrieb

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M ontag 22.04.2002 Dienstag 23.04.2002 M it twoch 24.04.2002 Donnerst ag 25.04.2002 Freit ag 26.04.2002Samst ag 27.04.2002 Sonntag 28.04.2002 M ontag 29.04.2002 Dienstag 30.04.2002

Gesa mtla st übe r al le aufgenommenen Kompre ssore nNolte Möbel

3-Schichtbetrieb

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Montag 05.08.2002 Dienstag 06.08.2002 Mittwoch 07.08.2002 Donnerstag 08.08.2002 Freitag 09.08.2002Samstag 10.08.2002 Sonntag 11.08.2002 Montag 12.08.2002 Dienstag 13.08.2002 M ittwoch 14.08.2002Donnerstag 15.08.2002 Freitag 16.08.2002

Gesamtlast über alle aufgenommenen KompressorenOntex Mayen, Kompressoren 1

Abb. 6

Damit gehen die unterschiedlichsten Qualitätsanforderungen einher: Sie reichen von

einfach getrockneter Druckluft bis hin zur Reinstluftqualität; Druckluft dieser Qualität ist

um bis zu 4000-mal reiner als die angesaugte atmosphärische Luft.

Immer wieder wird in der Fachpresse die Meinung vertreten, dass drehzahlgeregelte

Kompressoren oder auch spezielle Aufbereitungssysteme sich problemlos an alle Be-

dingungen adaptieren ließen. Das ist schlicht falsch, denn optimierte Lösungen setzen

eine dem jeweiligen Anwendungsfall entsprechende individuelle Herangehensweise

voraus. Und diese beginnt mit einer genauen Analyse.

Druckluft-Audit: Wegweiser zur Systemoptimierung

Wer heute eine Druckluftversorgung neu installieren oder ein vorhandenes System er-

weitern und/oder optimieren will, wird zweckmäßigerweise zunächst den tatsächlichen

Druckluftbedarf ermitteln. PC-gestützte Druckluft-Audits wie beispielsweise die „Analyse



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7

der Druckluft-Auslastung“ (ADA) ermitteln in einer Zehn-Tage-Messung nicht nur die

über die Zeit veränderlichen Luftverbrauchswerte, sondern protokollieren auch die un-

terschiedlichen Lastphasen der Kompressoren. Darüber hinaus werden Druckabfall und

Leckagen im Rohrleitungsnetz festgestellt; somit wird eine Gesamtbeurteilung des

Druckluftsystems unter Berücksichtigung der Druckluftqualität durchgeführt (Abb. 7).


Druckluftverbrauchsschwankungen über 24 StundenF.A.D.

970916 - 970925

Porsche, Stuttg

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Gesamtlast über alle aufgenommenen

Kompressoren

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Mittwoch 25.09.2002 p min p max p avg

Gesamtlast für den Mittwoch 25.09.2002Reichert, Pfalzgrafenweiler MP 1

Druckverlust und Leckagemessung

Abb. 7

Die ADA-Daten bilden die Grundlage für die anschließende Systemoptimierung mit Hilfe

einer speziell dafür entwickelten Software („Kaeser Energie-Spar-System“, kurz: KESS).

Damit errechnet der Computer nun über den gesamten Druckluft-Verbrauchsbereich ein

optimiertes Energieprofil, ermittelt das dafür geeignete Steuerungskonzept (Spitzenlast-

splitting, Drehzahlregelung etc.) und informiert über Dimensionierung und Zusammen-

schaltung der Kompressoren.

Zum Auswerten der Analysedaten zieht KESS nicht nur Maschinenlaufzeiten und

Stand-by-Kompressoren (zum Absichern der Drucklufterzeugung), sondern auch die

jeweiligen spezifischen Leistungen heran. So entsteht ein Kostenprofil, das klar darüber



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8

Auskunft gibt, aus wie vielen Kompressoren welcher Art und Größe und welcher Steue-

rung sich die optimale Druckluftversorgung zusammensetzt (Abb. 8).


Bessere Planung der Druckluftstationdurch Anlagensimulation

Abb. 8



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9

Selbstverständlich fließen auch Fragen nach Art der Kühlung (Abb. 9; Wasser- oder

Luftkühlung, wobei Letztere üblicherweise um 30 Prozent kostengünstiger ist),


Optimale KühlungKosten für Luft- bzw. Wasserkühlung von Kompressoren

Kosten für die Kühlung

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Luft

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Basis:Betriebsstunden 4000 h/aWasserkosten (ges.) 0,20 €/m³kWh-Preis 0,08 €/kWh

Abb. 9

Größe der Druckluftbehälter (Kessel) und Querschnitte der Rohrleitungen in die Be-

rechnung ein – schließlich ist ein Druckluftsystem stets ganzheitlich zu behandeln. So

werden auch Druckabfallwerte heute nicht mehr dem Zufall überlassen, sondern im Vo-

raus berechnet – und minimiert (Abb. 10). Darüber hinaus befasst sich ein wichtiger

Teil der Planung mit der Druckluftaufbereitung: Sie muss wirtschaftlich mit möglichst

niedrigem Differenzdruck arbeiten und sich flexibel an Teillastphasen anpassen können.



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10


6,0 bar

P max 7,0 bar

6,1 bar

6,8 bar

Berechnung der Differenzdrücke im Netz

Abb. 10

Die schließlich erstellte 3-D-Zeichnung mit Fließschema (Abb. 11) bildet die Grundlage

für die Ausführung der geplanten Druckluftstation. Sie bietet unter anderem die Mög-

lichkeit, schon auf dem PC-Monitor die Lüftung und die Begehbarkeit (für Wartungs-

zwecke) der Station zu simulieren und zu optimieren.



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R+I-Schema

Aufstellungsplan

Optimale Planung und Installation

Abb. 11

Energie- und Kosteneffizienz nachhaltig sichern

Hat die optimierte, auf höchste Zuverlässigkeit und Energieeffizienz hin ausgelegte

Druckluftstation ihre Arbeit aufgenommen, ist ein wesentlicher Schritt getan, dem aber

weitere folgen müssen: Um die Energie- und Kosteneffizienz der Druckluftversorgung

auch nachhaltig zu sichern, ist es nötig, das Druckluftsystem immer wieder an sich än-

dernde Gegebenheiten anzupassen. Beim Erfüllen der damit verbundenen Aufgaben

leisten Steuerungen, die moderne Informationstechnik nicht nur nutzen, sondern in das

Gesamtsystem „Druckluft“ integrieren, wertvolle Hilfe.

Früher hatten Kompressoren üblicherweise Steuerungen, die bereits bei der Anschaf-

fung darüber entschieden, ob die jeweilige Maschine als Grund- oder Spitzenlastkom-

pressor wirtschaftlich arbeitet. Moderne kompressorinterne Steuerungen wie etwa

„Sigma Control“ basieren hingegen auf Industrie-PC und bieten ungleich mehr Möglich-

keiten. Bis zu fünf programmierte unterschiedliche Steuerungsvarianten machen den

Kompressor fit für spätere Änderungen der Einsatzart und erlauben es, ihn immer wei-



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12

ter zu optimieren. Integrierte Datenerfassung und -speicherung ermöglichen zudem

vorbeugende Wartung und bilden die Basis für die Anbindung an Teleservice-Systeme.

Dieses Managementsystem ist dank moderner übergeordneter Steuerungsmethoden in

der Lage, auch bei bereits bestehenden Stationen den Energieverbrauch spürbar zu

senken. Bereits in der Vergangenheit konnten übergeordnete (maschinenübergreifen-

de) Steuerungsmethoden den Energieverbrauch von Druckluftstationen deutlich redu-

zieren. Dies wurde mit dem Ersatz der früher meist üblichen Regelungskaskaden durch

Druckbandsteuerungen erreicht.

Heute hingegen ist noch wesentlich mehr möglich: So arbeitet das ebenfalls auf einem

Industrie-PC basierende maschinenübergreifende Druckluft-Managementsystem „Sig-

ma Air Manager“ mit einer adaptiven 3-D-Regelung. Diese berücksichtigt erstmals alle

bei der Steuerung von Kompressoren auftretenden, für die Optimierung der Energieeffi-

zienz relevanten Einflussfaktoren: Sie minimiert erstens die mit Start und Stillsetzung

der Kompressoren verbundenen Schaltverluste. Sie reduziert zweitens den zusätzlichen

Energieaufwand für Druckflexibilität und sie minimiert drittens die Regelverluste in Form

von Leerlauf- und FU-(Regel-)Verlusten.

Das System analysiert unter Berücksichtigung dieser drei Dimensionen ständig, mit

welcher Steuerstrategie sich der erforderliche Energieeinsatz minimieren lässt, und

steuert die Kompressoren entsprechend. So ergibt sich auch bei stark schwankendem

Druckluftbedarf eine hervorragende Energieeffizienz. Als positiver Nebeneffekt wird

auch die Schalthäufigkeit, das heißt die Anzahl der Starts, Last-/Leerlauf-

Umschaltungen und Stillsetzungen deutlich verringert.

Zusätzlich strebt „Sigma Air Manager“ eine weiter verbesserte Druckgüte an. Entschei-

dend ist dabei, dass der Bedarfsdruck, den die Druckluftanwendung vorgibt, möglichst

nie unterschritten werden sollte. Ein Problem bei der Einhaltung des Bedarfsdrucks war

bei bisherigen Steuerungsverfahren zumeist die systembedingte Reaktionsträgheit von

Kompressoren und Gebläsen, speziell in Form von Wartezeiten zwischen Startsignal

und Förderbeginn. Dies berücksichtigt die adaptive 3-D-Regelung durch vorausschau-



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13

ende Schalthandlungen, die zudem adaptiv so optimiert werden, dass der Bedarfsdruck

in bisher unerreichter Güte eingehalten wird. Im Vergleich zu bisherigen Steuerungsver-

fahren führt das zu einer erheblichen Energieersparnis (Abb. 12).

Abb. 12

Ein Hauptvorteil dieser Industrie-PC-Steuerungsarchitektur ist es, dass sie jederzeit

durch einfache Updates an sich ändernde Bedingungen angepasst werden kann.

Schließlich ist die Steuerungstechnik einem viel rascheren Wandel unterworfen als die

Kompressor-„Hardware“. Der „Sigma Air Manager“ kann aber noch viel mehr: Er ist

nicht nur eine vielseitige, energieeffiziente Steuerung, sondern zugleich ein Webserver,

der – sei es über das betriebliche PC-Netzwerk (Ethernet) oder per Modem über das

Internet – sämtliche Betriebsdaten der Druckluftstation zugänglich macht. Alles, was

dazu gebraucht wird, ist ein PC mit Internet-Browser, denn der „Sigma Air Manager“

liefert fix und fertig aufbereitete HTML-Seiten.



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14

Außerdem ist es möglich, Stör- und Wartungsmeldungen der einzelnen Maschinen in

der Druckluftstation automatisch per SMS an die Servicezentrale des Herstellers wei-

terzuleiten (Abb. 13). Diese kann im Rahmen des Teleservice Betriebsdaten auch –

weltweit – abfragen und so im Rahmen der bedarfsgesteuerten Wartung zur Unterstüt-

zung des Anwenders und zur Reduzierung der Servicekosten beitragen.


SIGMA Air Control plus - das Informationssystem auf InternetbasisSIGMA AIR MANAGER

SIGMA CONTROL

Abb. 13

Mit einem solchen System, das über die optionale Abfrage der Daten aus dem Lang-

zeitspeicher des „Sigma Air Manager“ regelrechte Druckluft-Audits online bietet, kann

der Betreiber in Zukunft die Frage, wie viel ein Kubikmeter Druckluft ihn denn nun kos-

tet, quasi per Mausklick beantworten. Kosten und Energieflüsse des Druckluftsystems

werden vollkommen transparent. Das ermöglicht effektives Druckluft-Controlling durch

Kostenüberwachung und Kostenvorgaben ebenso wie das Benchmarking zu anderen

Druckluftsystemen.



15

15

Je mehr die Anwender Transparenz über die Kosten ihrer Druckluftversorgung und Ein-

blick in Einsparpotentiale erhalten, desto näher kommen alle Beteiligten dem Ziel, den

Energieverbrauch der Drucklufterzeugung flächendeckend um 30 Prozent und mehr zu

drosseln – zum Vorteil der Unternehmensbilanzen und der Umwelt (Abb. 14).


Einsparpotential der Drucklufterzeugung

Energiespar-Kongress 2010„Live“ in der Druckluftstation

Energieanteil Kompressoren

ca. 10 %

ca. 10 %

ca. 6 - 10 %

ca. 2 %

Weitere Einsparmöglich-

keiten durch

Wärmerückgewinnung

Optimierte Druckluft-und Kondensataufbereitung

Optimierung der Bauteile (Motor,

Kompressor Kühler Filter ventile

Optimale Auslastung durch moderne Steuerungen

im Kompressor und zur übergeordneten

Koordination

Leckagereduktion durch Sanierung des

Druckluftnetzes und Absenkung des

mittleren Betriebsdruckes

Abb. 14

Mit Wärmerückgewinnung zusätzlich Energie einsparen

Nicht zu unterschätzen ist der zusätzlich erreichbare Einspareffekt durch Wärmerück-

gewinnung, denn: 100 Prozent der einem Kompressor zugeführten Antriebsenergie

werden in Wärme umgewandelt. Immerhin bis zu 96 Prozent dieser Energie lassen sich

ein zweites Mal verwenden – etwa zu Heizzwecken oder als Prozesswärme. Möglich

wird das aufgrund der Tatsache, dass der Kompressor die komprimierte Luft lediglich



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16

mit einem Energiepotential auflädt; es entspricht 25 Prozent seiner Leistungsaufnahme.

Erst beim Entspannen der Druckluft wird dieses Potential nutzbar, indem der Umge-

bung Wärme entzogen wird (Abb. 15).

Abb. 15

Durch gezieltes Nutzen der Kompressorabwärme kann daher nicht nur der Elektroener-

giebedarf, sondern zum Beispiel auch der Gasbedarf eines Betriebs gedrosselt werden.



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Ein renommierter Werkzeughersteller spart auf diese Weise 12 Prozent seines vorheri-

gen Gesamtenergiebedarfs ein (Abb. 16)


Druckluft kann 12% des gesamtenEnergiebedarfs beeinflussen

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8%

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30%

4%E Power

E Power Compressed Air

Gas reduction Compressed Air Energy recovering

Gas

Water

12% = 105 000 € Gesamt-Einflusszusätzliche Einsparung Gas: 35 000 €/a

Kosten:E- Power: 0,1 €/kWhGas: 0,054 €/kWh

Abb. 16

Durch diese und weitere Einsparungen im Bereich der Drucklufterzeugung konnte der

Hersteller seine Druckluft-Energiekosten um 80 Prozent senken (Abb. 17).



18

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Druckluft- und Heizungssystem einer modernenWerkzeugproduktion

(Gesamt-Einsparung 56 000 €/a=>80% der Druckluft-Energiekosten

21 000 €/a

35 000 €/a

Abb. 17

Einspareffekte dieser Größenordnung sind natürlich nicht ohne zusätzliche Investitionen

erreichbar. Sie amortisieren sich jedoch in der Regel innerhalb von ein bis zwei Jahren.

Prinzipiell gilt hier, was auch für jeden anderen energieintensiven Produktionsbereich

zutrifft: Höhere Investitionen bei der Systeminstallation machen sich meist schon kurz-

fristig durch deutlich niedrigere Energiekosten bezahlt.

Erfolg zeigt sich in der Praxis

Beispiel 1: Hilti Deutschland GmbH, Produktionswerk Kaufering

Zu den Unternehmen, die das Potential gezielten, systematischen Vorgehens beim Op-

timieren der Druckluftversorgung erkannt und mit Erfolg in der betrieblichen Praxis um-

gesetzt haben, zählt die deutsche Niederlassung der in Liechtenstein heimischen Hilti

AG. Im süddeutschen Produktionswerk Kaufering fertigt Hilti Elektromotoren für die be-

kannten Bohrmaschinen und Bohrhämmer sowie Bauzusatzprodukte. Als in Kaufering



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die Erneuerung und Erweiterung der Druckluftversorgung anstand, zogen die Verant-

wortlichen ein Gesamt-Druckluftaudit mit anschließender Investition in ein genau dem

Bedarf angepasstes Druckluftsystem einer angeblich „schnellen Lösung“ in Form eines

zusätzlichen drehzahlgeregelten Kompressors vor.

Das Audit zeigte unter anderem, dass die vorhandenen Rohrleitungen optimal dimensi-

oniert waren. Zugleich ergab die Analyse, dass sich der erforderliche Maximaldruck

durch den Einsatz moderner Kompressoren und einer zeitgemäßen übergeordneten

Steuerung deutlich absenken ließe. Weniger Druck bedeutet aber immer auch weniger

Energieverbrauch: Schon 0,5 bar weniger Systemdruck verringert Energieverbrauch

und -kosten um immerhin drei Prozent. Um eine bessere Systemauslastung zu errei-

chen, wurde die Erzeugung der Druckluft auf mehrere Grund- und Spitzenlastkompres-

soren verteilt. Zusätzliche Kostensenkungen ergaben sich aus der Installation eines

Wärmerückgewinnungssystems.

Jährliche Folge-Audits sichern die dauerhaft reibungslose Funktion des Druckluftsys-

tems und orten Leckagen. Alles in allem gibt der Erfolg den Verantwortlichen bei Hilti

Recht: Die Druckluftkosten sanken nach der Optimierung der Druckluftversorgung um

38 Prozent.

Beispiel 2: geobra Brandstätter („Playmobil“), Dietenhofen

Im Werk der Firma geobra Brandstätter in Dietenhofen wird Druckluft nicht nur als Me-

dium zum Steuern, Handhaben, Verpacken und für pneumatischen Transport genutzt.

Sie kommt darüber hinaus auch in der Tampon-Druckerei (Abb. 18) zum Einsatz. Dort

erhalten die produzierten „Playmobil“-Spielfiguren, -Fahrzeuge und -Gebäude erst ihre

individuelle Farbgebung.



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Abb. 18

Das Tampon-Druckverfahren nutzt flexible „Stempel“, die sich die Druckfarbe in dem

jeweils erforderlichen Umriss aus einem Reservoir holen, um sie anschließend auf das

entsprechend platzierte und fixierte Werkstück aufzutragen. Dabei ist die Konsistenz

der Farbe entscheidend: Beim eigentlichen Druckvorgang muss exakt so viel Lösemittel

verdunstet sein, dass sich die Farbe beim Kontakt mit dem Werkstück genau dessen

Konturen anpasst und sich zugleich rückstandsfrei vom Stempel löst. Diesen Moment

ohne Hilfsmittel zu erreichen, hieße die Bearbeitungszeit über Gebühr in die Länge zu

ziehen. Zum Beschleunigen dient gezieltes Anblasen mit Luft von rund 0,5 bar Über-

druck. Während für die üblichen Anwendungen im Werk ein Druck von 6 bis 8 bar erfor-

derlich ist, kommt die Blasluft also mit einem deutlich niedrigeren Druckniveau aus. Zu-

nächst kam diese Luft in Dietenhofen ebenfalls aus dem 8-bar-Netz und wurde auf 0,5

bar expandiert.

Eine genaue Analyse des Druckluftbedarfs und die anschließende Optimierung der

Rohrleitungsanschlüsse ermöglichten es, die Blaslufterzeugung aus dem 8-bar-Netz

auszugliedern. Dazu wurde speziell für diese Anwendung eine eigene Station aus drei



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Drehkolbengebläsen installiert. Zur optimalen Anpassung an die Erfordernisse der Pro-

duktion sind diese Gebläse jeweils mit einer Drehzahlregelung ausgestattet. Auf diese

Weise konnte der Energiebedarf für die Drucklufterzeugung von ursprünglich 90 auf

nunmehr 20 kW gesenkt werden. Das bedeutet eine jährliche Energiekostenersparnis

von ca. 42000 €. Noch bedeutsamer als dieser Einspareffekt ist für den Anwenderbe-

trieb freilich die effizienzsteigernde Auswirkung auf die Produktion: Die neue Gebläse-

station habe die Ablüftzeit der Druckfarbe so verkürzt, dass sie praktisch nicht mehr zu

Buche schlage, so der Leiter der Tampondruckerei.

Beispiel 3: Dr. Ing. h. c. F. Porsche AG, Werk 1, Stuttgart-Zuffenhausen

Hohe Energie- und Kosteneinsparungen ergaben sich auch beim Sportwagenhersteller

Porsche. Zunächst wurden im Werk 1 bei der Optimierung des Druckluftsystems die

vorherrschenden relativ großen Druckunterschiede an unterschiedlichen Verbrauchs-

stellen einander angeglichen. Prozessbedingt an einzelnen Abnahmestellen notwendige

höhere Drücke werden heute lokal mit dezentralen Nachverdichtern eingespeist.

Nach dem Optimieren des Rohrleitungsnetzes folgte die Installation einer modernen

Druckluftstation mit luft- statt wassergekühlten Anlagen in optimaler Aufteilung hinsicht-

lich Größe und Liefermenge, die von einer modernen übergeordneten Steuerung koor-

diniert werden. Dieses Druckluft-Managementsystem hilft auch bei den regelmäßigen

Folge-Audits zur Effizienzüberwachung. Der messbare Erfolg – unter anderem belaufen

sich die Einsparungen für die Drucklufterzeugung in diesem Werk auf fast 485 000 kWh

pro Jahr – konnte nur erzielt werden, weil sich die „Energieversorger“ von Porsche der

Bedeutung der Druckluft für die Produktion und für die Kostenrechnung bewusst sind.

Anerkennung erfuhren die Bemühungen von Porsche um ein wirtschaftlicheres und

energieeffizienteres Druckluftsystem im Jahr 2004. Dem Unternehmen wurde in dem

genannten Jahr der „Druckluft effizient“-Preis für das wirtschaftlichste Druckluftsystem

verliehen. Rezzo Schlauch, damals parlamentarischer Staatssekretär beim Bundesmi-

nister für Wirtschaft und Arbeit, überreichte den Preis (Bild 19). Bei dieser Gelegenheit

stellte er fest, dass die Optimierung von Druckluftsystemen zu den wenigen Dingen ge-

hört, die sich für die Umwelt ebenso rechnen wie für das Unternehmen, denn die Inves-



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titionen in die Effizienzsteigerung der Druckluft amortisieren sich dank der verbesserten

Wirtschaftlichkeit in kürzester Zeit.

Abb. 19

Fazit

Die drei Fallbeispiele zeigen nicht nur, dass wirksames Optimieren der Druckluftversor-

gung hohe Effizienzgewinne einbringt. Erfahrungsgemäß lässt sich durch Absenken des

Systemdrucks, Verringern von Leckagen, effiziente maschinenübergreifende Steue-

rung, Einsatz modernster Systemkomponenten und nicht zuletzt durch Nutzen der

Kompressorabwärme der Energieverbrauch der Druckluftversorgung erheblich verrin-

gern. Wer sein Druckluftsystem ganzheitlich analysiert und nach Synergien Ausschau

hält, kann am meisten Energie und Kosten einsparen.

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