Optimieren Sie Ihre Energiebilanz

Energieeffiziente Lösungen rund um Ihre DruckluftversorgungHannover Messe 2010

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� Atlas Copco auf einen Blick

� Druckluft und Energiebilanz

� Machen Sie sich ein Bild Ihrer Druckluftanlage

� Leckagen

� Drehzahlregelung

� Übergeordnete Steuerung

� Wärmerückgewinnung

� Beispiele aus der Praxis

� Resümee

Agenda

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Atlas Copco in Deutschlandstellt sich vor

Atlas Copco auf einen Blick

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Atlas Copco auf einen BlickStand 2009

� Hauptsitz: Stockholm, Schweden,börsennotiert in Stockholm

� Gründung: 1873 (in Deutschland seit 1952)

� Umsatz: 6,0 Mrd. Euro (670 Mio. Euro in Deutschland)

� Mitarbeiter: ca. 30.000 (1.843 in Deutschland)

� Geschäftsbereiche: Kompressoren und Drucklufttechnik, Industrietechnik, Bau- und Bohrtechnik

� Standorte: rund 170 Länder mit mehr als 30 Marken,12 Gesellschaften in Deutschland

� Unsere Vision:

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Energieeinsparunggeht uns alle an

Druckluft und Energiebilanz

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»Druckluft ist ein

wertvoller Energieträgerin der Industrie.«

Optimieren Sie Ihre EnergiebilanzEnergieeinsparungen gehen uns alle an

»Rund 27,5 Mrd. kWh

könnten jährlich durch denEinsatz energieeffizienter

elektrischer Antriebstechnik

in der Industrie ein-gespart werden.«

ZVEI Zentralverband Elektrotechnik- und

Elektronikindustrie e. V., Frankfurt am Main»Die Steigerung

der Energieeffizienz ist eine der besten Möglichkeiten,steigende Energiepreise zu

kompensieren.«Christa Thoben,NRW-Wirtschaftsministerin

Die Wirtschaftslage und politische

Abkommen wie das Kyoto Protokoll und dasKopenhagen-Abkommen bewegen uns zum

Handeln.

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� Bei Investitionsentscheidungenwerden die Anschaffungskostenhäufig überbewertet.

Fakt ist:Über den gesamten Lebenszykluseiner Anlage machen die Energiekostenca. 80 % der Gesamtkosten aus.

Was kostet Druckluft?Life Cycle Costs (LCC)/Total Costs of Ownership (TCO)

Energieeffizienz der Anlagebei Investitionsentscheidungen

in den Fokus stellen!

LCC eines Standardkompressors

77 %

12 %9 %

2 %

Wartung

Installation

Energiebedarf

Investition

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Machen Sie sich einBild Ihrer Druckluftanlage

Gewinnen Sie neue Einblickein Ihre Druckluftversorgung

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Machen Sie sich ein BildIhrer Druckluftanlage

� Aufnahme der Anlagen,Raum- und Rohrschemata

� Katalogisierung der Druckluft-komponenten– Anzahl der Verbraucher

– Druckluftqualität

� Erstellung eines Katasters

� Auflistung der Druckluftverbrauchs-informationen

� …

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Machen Sie sich ein BildIhrer Druckluftanlage

� Wie viele Maschinen verbrauchen wie viel Druckluft?

� Welche Drücke sind erforderlich?

� Wo befinden Sich diese Geräte?

� …

Kennen Sie Ihre Druckluftstation und Ihre -verbraucher?

ChecklisteDrucklufteffizient

Inventarliste

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Bedarfsanalyse

Berechnung bei NeuanlagenBerechnung bei Neuanlagen

- Druckluftbedarf bei Dauerbetrieb

- Einschaltdauer

- Gleichzeitigkeitsfaktor

- Werkzeugverschleiß

- Leckage

- Druckluftspitzenbedarf

Messung bei bestehenden AnlagenMessung bei bestehenden Anlagen

- Analyse des Druckluftbedarfs

- Energiemessung

- Leckageprüfung

- Analyse der Druckluftqualität

- SPM-Schwingungsmessung

Kurz- und mittelfristige Betriebserweiterungen

Resultat: DruckluftbedarfResultat: Druckluftbedarf

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� Eine komplette Analyse Ihres Druckluftnetzes,die Energiekosten reduziert.

� Ein Air-Audit ist ein objektives Diagnosesystem. Es überprüft schnell und sicher Ihr Druckluftsystem nach eventuell vorhandenen Schwachstellen und zeigt Energieeinsparpotenziale auf.

Ist-Analyse / Air-AuditPrüfung der bestehenden Druckluftanlage auf Herz und Nieren

Leckageortung:eine Lösung einesumfassenden Air-Audits

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Ist-Analyse / Air-AuditAIR-Audit – Flexibilität durch modularen Einsatz

� Analyse des Druckluftbedarfs,bestehend aus:- Volumenstrommessung- Druckmessung

� Energiemessung,bestehend aus:- Gesamtenergiebedarfder Kompressorinstallation

- Energieverbrauch dereinzelnen Komponenten

� Leckageprüfung mit Ultraschall-Detektor- Dokumentation des Energie-einsparpotenzials pro Leckage

� Analyse Druckluftqualität:- Drucktaupunkt- Restölgehalt- Partikel- Drucklufttemperatur

� SPM-Schwingungsmessung

Durch das Air-Auditwird Ihr Systembetriebnicht beeinträchtigt!

Durch das Air-Auditwird Ihr Systembetriebnicht beeinträchtigt! !

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Die Air-Audit Vorteile

Das Ergebnis: ein objektiver, umfassender Maßnahmenplan

mit konkreten Lösungsvorschlägen

� Einsparpotenzial von bis zu 30 %der Energiekosten möglich

� Steigerung der Effizienz

� Verlängerung der Lebensdauer IhrerDruckluftausrüstung

� Beurteilung von Instandhaltungsmaßnahmen

� Umfangreicher Analysebericht mit detaillierter Erläuterung der Ist-Situation und Vorschlägen zur Optimierung

� Flexibilität des Audits durchmodularen Aufbau

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Bausteine aus einem Maßnahmenplan

� Beseitigung von Leckagen

� Einsatz von drehzahlgeregelten Kompressoren

� Anbindung der Kompressoren an eine übergeordnete Steuerung

� Installation einer Wärmerückgewinnung

� …

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Leckagen

Kleine Ursache –große Wirkung

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LeckagenKleine Ursache – große Wirkung

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Zusätzlicher Energiebedarf

� Einer EU-Studie zufolge („Compressed Air Systems In The European Union“) sind in 80 % aller Betriebe die Druckluft-verteilsysteme das schwächste Glied innerhalb der Drucklufttechnik.

� Somit werden jährlich Tausende Euro an Energiekosten im wahrsten Sinne des Wortes verblasen.

� Leckageverluste betragen 10-30 % des erzeugten Volumens

� Leckagevolumenstrom steigt quadratisch zum Lochdurchmesser

LeckagenKleine Ursache – große Wirkung

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DrehzahlgeregelteKompressoren

Die richtige Technologiefür Ihre Ansprüche

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Durch die richtige Wahl der Verdichtungstechnologiesparen Sie eine Menge Energiekosten!

18 kW 55 kW 750 kWSp

ezif

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ah

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[J/l]

Volumenstrom [m3/min]

Die richtige Technologiefür Ihre Ansprüche

Scroll Drehzahn Schraube Turbo

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Vergleich der Energieeffizienz (Drehzahlregelung gegen Last-/Leerlauf)

Energieeinsparung von 35 %

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LCC eines VSD Kompressors

� Die richtige Wahl der Kompressortechnologie ist der einfachste Weg die Kostenbilanz zu verbessern!

� Drehzahlgeregelte Kompressoren sparen bis zu 35 % im Vergleich zu Standardkompressoren!

LCC eines Standardkompressors

Investition

Installation

Wartung

Energiebedarf

Einsparung

Kostenmodell eines Kompressors über die gesamte Lebensdauer

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ÜbergeordneteKompressorsteuerung

Sichere und kostengünstigeDruckluft rund um die Uhr

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Warum ist eineKompressorregelung nötig?

ZIEL! Möglichst hohe Auslastung der Kompressoren:viele Laststunden – wenige Leerlaufstunden

DiskontinuierlichDiskontinuierlich KontinuierlichKontinuierlich

- Volllast-Leerlauf-Aussetz-Regelung

- Volllast-Aussetz-Regelung(bei kleineren Kolben-kompressoren)

- Drehzahländerung

- Ansaugdrosselregelung

- Eintrittsleitapparat mitDralldrossel (Turboregelung)

Steuer- und RegelungsartenSteuer- und Regelungsarten

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Zentrale Druckmessung vermeidet Kaskadeneffekt

Ne

tzd

ruck

Zeit

LOKALE STEUERUNG

ZENTRALE STEUERUNG

Durchschnittsdruck Erforderlicher Mindestdruck

HOHE KOSTEN NIEDRIGE KOSTEN

DRUCKBANDKASKADE

Komp. 1Komp. 2

Komp. 3Komp. 4

( )*

� Messung im Druckluftnetz –Kaskadeneffekt wird vermieden

� Druckband kann auf ≤ 0,5 barabgesenkt werden

� Druckbandabsenkung von 1 barreduziert Energieaufnahme um 6–8 %

� Druckbandabsenkung von 1 barreduziert Leckagen um ~ 13 %

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Betriebskosten ohne ES-Steuerung

Typisches Druckband (Kaskade) 2 bar

Energiekosten (Euro pro kWh) 0,1

Leckageverlust 20 %

Betriebskosten tagsüber 309 Euro

Betriebskosten nachts 94 Euro

Gesamtkosten pro Jahr 94.705 Euro

Druckluft ist wertvollEin typisches Beispiel zur Reduzierung von Betriebskosten

Eine Installation mit 4 x 90 kW Kompressoren, läuft in einer Kaskade80 % belastet – 10 Arbeitsstunden pro Tag, 5 Tage pro Woche, 47 Wochen pro Jahr

Beispiel:

Betriebskosten mit ES-Steuerung

Typisches Druckband 0,5 bar

Energiekosten (Euro pro kWh) 0,1

Leckageverlust 18 %

Betriebskosten tagsüber 287 Euro

Betriebskosten nachts 0 Euro

Gesamtkosten pro Jahr 67.445 Euro

Kostenreduzierung von ca. 30 %

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� Verbesserte Auslastung der Kompressoren

� Erhebliche Einsparungen an Energie

� Ein sehr enges Druckband

Vorteile einer übergeordneten Steuerung

Die Reduzierung des Druckesum 1 bar bedeutet eine

Reduzierung von ca. 6–8 %der Energieaufnahme.

� Ein reduzierter Systemdruck

� Optimierung der Serviceintervalle

� Verringerte Anzahl an Leerlaufstunden

� Weitere Nutzung der Daten für Telemonitoring möglich

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Wärmerückgewinnung

Das Tüpfelchen auf dem i

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Heizung

Duschen

Prozess-

wasser

Heizung

Duschen

Prozess-

wasser

Wärmerückgewinnung –das Tüpfelchen auf dem i

� Heizen – in der Regel zeitweise Nutzungund saisonal

� Duschen – in der Regel zeitweise Nutzung

Saisonale Nutzung

Kontinuierliche Nutzung

� Prozesswasser – wie z. B. in der Textilfärberei -kontinuierlicher Bedarf

� Prozess-Kesselspeisewasser – meist kontinuierlich für die Dampferzeugung

Durch den Einsatz einer Wärmerückgewinnung sparen Sie Primärenergie.

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Energierückgewinnung mit luftgekühlten Kompressoren

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Niederdruck-element

Zwischen-kühler

Hochdruck-element

Nach-kühler

Ölkühler

100 % Wärmerückgewinnung

Atmosphärische Luft mit spezifischen

Ansaugbedingungen

Energierückgewinnung mit wassergekühlten Kompressoren

� Bei 10 bar und einer Kühlwassereintrittstemperatur von 20 °C- Ölkühler 12 %

- Hoch- und Niederdruckelement 9 %

� Die effizienten Zwischen- und Nachkühler des Kompressors nutzen zusätzlich die Kondensationswärme

� 90 °C heißes Wasser steht der Anwendung zur Verfügung

- Zwischenkühler 37 %

- Nachkühler 42 %

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Energiebilanz Wärmerückgewinnung bei wassergekühlten Kompressoren

Angesaugte Luft

40 °C

70 % RH

121 l/s

Stufe 1 Zwischenkühler

51 °C

2,6 bar (e)

Stufe 2 Nachkühler

48 °C

9,8 bar (e)

Feuchtigkeit 130 g/m3

Sättigung 86 g/m3

Kondensation 44 g/m3

Nennwert = 5,28 l/h

Feuchtigkeit 36 g/m3 Feuchtigkeit 258 g/m3

Sättigung 75 g/m3

Kondensation 183 g/m3

Nennwert = 7,36 l/h

� Gesamtleistungsbedarf = 63,75 kW; Energiebedarf pro Stunde = 63,75 kWh (100 %)

� Rückgewinnbare Leistung in Form von Heißwasser = 65,57 kW; Energiegewinn pro Stunde = 65,57 kWh (102 %)

� Energiegewinn aus Kondensationswärme pro Stunde = (5,28 + 7,36) x 2257 / 3600 = 7,9 kWh (12 %)

� Leistungsgewinn ohne Kondensationswärme pro Stunde = 57,67 kW (90 %)

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Beispiele aus der Praxis

Maßnahmen, die greifen

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PraxisbeispielZementwerk

� Einsatz der Druckluft als Förderluft für zwei Sendebehälter– Zement wird mit 3 bis 4 bar aus den Silos getrieben

� Schwankender Volumenstrombedarf innerhalb der Produktionswoche– Zwischen 0 und 1.300 l/s = 78 m³/min

� Einsatz zweier alter Drehschieberverdichter (Last-/Leerlaufregelung) mit Wasserkühlung– Einfache Wartung – aber hoher Verschleiß

– Hohe Wartungs- und Betriebskosten

AusgangssituationAusgangssituation

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PraxisbeispielZementwerk

LösungLösung

� Durchführung eines Air-Audits

� Einsatz zweier öleingespritzter Kompressoren mit Drehzahlregelung und Luftkühlung in einem Druckluftnetz

� Installation einer übergeordneten ES-Steuerung

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PraxisbeispielZementwerk

� ErgebnisErgebnis

� Energieersparnis durch drehzahlgeregelte Kompressoren– 29 % Ersparnis gegenüber Last-/Leerlaufregelung

– 22.828 Euro/Jahr*

� Reduzierung des Netzdruckes um 0,5 bar– 2.628 Euro/Jahr*

� Zusätzlich 283 Tonnen CO2-Reduktion/Jahr*2

* Bei einem angenommenen Strompreis von 0,05 Euro/52 Arbeitswochen.

*2 1.000 kWh elektrische Leistung erzeugen einen durchschnittlichen CO2-Ausstoß von ca. 0,62 Tonnen (Strommix).

„Ist der Sendebehälter leer, senkt die Steuerung die Drehzahl auf null, womit auch der Energieverbrauch des Kompressors gleich null ist.“

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Praxisbeispielchemische Industrie

� Die Druckluft wird zur Granulation von Zusatzstoffen für die chemische Industrie eingesetzt

� Steigerung der Produktion, Anlagen laufen 365 Tage/Jahr -> Überarbeitung der Druckluftstation

� Trocknung des Granulats -> 50.000 m³/h heiße Luft werden je Anlage benötigt – pro Linie 2,5 MW Heizleistung installiert

� Fünf verschiedene Druckluftnetze neben den Förderanlagen

� Die Druckluft muss trocken und ölfrei sein

AusgangssituationAusgangssituation

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Praxisbeispielchemische Industrie

� Vier drehzahlgeregelte Schrauben-kompressoren – ölfrei verdichtend mit zusammen 640 kW Leistung

� Installation von Adsorptionstrocknern des Typs MD 400– Diese benötigen keine separate Fremdenergie

- Das Trocknungsmittel wird über die Verdichter-wärme regeneriert

� Installation einer Wärmerückgewinnung

� Anbindung der Daten der Druckluftstation an den internen Leitstand

LösungLösung

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Praxisbeispielchemische Industrie

� Bereitstellung von bis zu 500 kW Heizleistung (durchschnittlich 400 kW)

� 80 °C heißes Prozesswasser zum Vorwärmen der Trocknungsluft

� Garantiert ölfreie Druckluft gemäß ISO 8573-1 Klasse 0

� Kein Fremdenergiebedarf, konstant negativer Taupunkt der Trockner, dazu nahezu wartungsfrei

� Energieersparnis von 182.500 Euro/Jahr

ErgebnisErgebnis

„Eine Kühlwassertemperatur von 80 °C senkt im Schnitt unsereEnergiekosten pro Tag um 500 Euro.“

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� Einsatz der Druckluft als Prozess- und Nachverbrennungsluft

� Dreischichtbetrieb, rund um die Uhr

� 8.760 Betriebsstunden pro Jahr, Volumenstrom 7.000 m3/h

� Umstieg vom Schachtschmelzofenverfahren auf Badschmelzofenverfahren mit einem zweistufigen Turboverdichter

� Aufgrund einer Regelung via Abblaseventil eine echte “Energievernichtungsmaschine”

� Bestehende “kleindimensionierte” Kompressorstation

AusgangssituationAusgangssituation

PraxisbeispielSchmelzbetrieb – Niederdruckanwendung

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� Installation von sechs drehzahlgeregelten ZB-Turbokompressoren– Vier ZB 160 VSD für die Prozessluft

� Volumenstrom max. 3.350 Nm³ - bis zu 1,6 bar Überdruck

– Zwei ZB 100 VSD für die Nachverbrennungsluft

� Volumenstrom max. 4.650 Nm³ - bis zu 0,8 bar Überdruck

� Regelung durch übergeordnete Steuerung– Volumenstrom geregelt

– An das Prozessleitsystem angeschlossen

� Projektierung und Installation in einem Container

LösungLösung

PraxisbeispielSchmelzbetrieb – Niederdruckanwendung

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� Kompakte Modulbauweise– Installation und Lieferung in einem containerartigen Gehäuse

– In 14 Meter Höhe über der alten Anlage installiert

� Geringer Geräuschpegel– 67 dB(A) für einen ZB 100 VSD

� Verschleißarmer, ölfreier Betrieb

� Drastische Energieeinsparungen

� Zusätzlich 3.700 Tonnen CO2-Reduktion/Jahr*

ErgebnisErgebnis

PraxisbeispielSchmelzbetrieb – Niederdruckanwendung

„500.000 bis 600.000 Euro an Energiekosten sparen wir pro Jahrmit unserer neuen Druckluftstation.“

* 1.000 kWh elektrische Leistung erzeugen einen durchschnittlichen CO2-Ausstoß von ca. 0,62 Tonnen (Strommix).

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Resümee

KomprimiertesEnergiesparwissen

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� Lassen Sie Ihre Druckluftstation regelmäßig überprüfen

� Lassen Sie eine Bedarfsanalyse/Energiebilanz mit Simulation von drehzahlgeregelten Kompressoren durchführen (durch Fachfirma oder Kompressorhersteller)

� Beseitigen Sie regelmäßig Leckagen

� Reduzieren Sie die Leerlaufzeiten der Kompressoren

� Eine übergeordnete Steuerung kann bares Geld sparen

� Lassen Sie sich beraten

� …

� Sprechen Sie uns an

Maßnahmen zur Optimierung Ihrer Druckluftanlage

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Wir bringen

nachhaltige Produktivität.

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