Druckluft: Übersicht über Einsparoptionen

Typische Anwendungsgebiete sind:

• Automatisierung: Zylinder, Motor, Ventile, Förderbänder, Webstuhl
• Aktivluft: Transport (z. B. Schüttguttransport)
• Prozessluft: Trocknen, Fermentieren, Belüftung von Absetzanlagen
• Vakuum: Verpackungen, Trocknung, Saugen, Hebevorrichtungen

Die größten Vorteile von Druckluft sind: Verfügbarkeit, Präzision, Skalierung, Sicherheit und geringes Gewicht der Werkzeuge.

Anwendungsgebiete nach Druck:

• Ultrahochdruck (> 40 bar): Dichtheitstests, Kraftwerke, Sauerstoffflaschen
• Hochdruck (17 bar – 40 bar): Rohrdrucktests, Blasformen von Kunststoffteilen
• Mitteldruck (10 bar – 17 bar): Schwerfahrzeuge, Spezialanfertigungen
• Niederdruck (< 10 bar): Die meisten industriellen Anwendungen liegen in diesem Bereich.

Die spezifische Leistung eines Verdichters liegt in der Praxis bei etwa 45 % oberhalb der theoretisch idealen Verdichtung.

Es ist möglich, die Effizienz des Produktionsprozesses zu erhöhen, indem der Druckluftverbrauch und die Druckluftverluste durch die Optimierung der Verteilungskanäle und der angeschlossenen Komponenten reduziert werden. In vielen Systemen ist der Arbeitsdruck viel höher als nötig. Mehrere Studien haben gezeigt, dass das Druckniveau um bis zu 1 bar gesenkt werden kann, ohne die Produktivität zu beeinträchtigen. Durch die Senkung des für den ordnungsgemäßen Betrieb des Systems erforderlichen Drucks können kleinere Kompressoren eingesetzt und die Energieeffizienz des gesamten Systems erhöht werden.

• Auslegung von Antrieben: Häufig werden pneumatische Antriebe überdimensioniert und die Antriebskraft ist meist um ein Vielfaches größer als es in der Anwendung tatsächlich notwendig wäre. Dadurch brauchen diese Geräte dann größere bzw. leistungsstärkere Kompressoren, um auf den Soll Volumenstrom zu kommen. Fast die Hälfte aller Antriebe kann, wie Erfahrungen zeigen, eine Baugröße kleiner ausgelegt werden.
• Wartung: Bei mangelnder Wartung kann es aufgrund des inneren Verschleißes und tendenziell abnehmender Dichtheit zu einem Druckluft-Mehrverbrauch kommen. Pneumatische Anlagen, deren Verschleißteile regelmäßig überprüft und gewartet bzw. ausgetauscht werden, verursachen keinen höheren Druckluftverbrauch.
• Wechsel der Filterpatrone: Da Druckluft nicht zu 100 % frei von jeglichen Partikeln gemacht werden kann, benötigen Druckluftanwendungen in der Regel ein Filterelement. Oft werden die Filter zu spät gewechselt, weshalb ab einer gewissen Betriebszeit der Differenzdruck dieser Elemente sehr schnell ansteigt. In der Regel sollte ein Filter unbedingt einmal pro Jahr, jedoch spätestens bei einem Druckverlust von 0,35 bar gewechselt werden.
• Vermeidung offener Rohre für Blasanwendungen: Wenn bei industriellen Prozessen etwas abzublasen ist, wird häufig ein ganz gewöhnliches Rohr installiert, dessen Umfang von 2 bis zu 32 mm variieren kann. Das offene Rohr wird hierzu geformt und zurechtgebogen, um den gewünschten Blaswinkel und das erforderliche Blasmuster zu erhalten. Meistens funktionieren solche Installationen zwar, bringen aber Nachteile wie starke Turbulenzen, einen extrem hohen Energieverbrauch sowie potenzielle Gesundheitsgefährdungen mit sich. Im Allgemeinen können für die meisten Industrieanwendungen Druckluftdüsen, Sicherheitsblaspistolen und Sicherheitslärmdämpfer eingesetzt werden. Es gibt unterschiedlich effiziente Düsen hinsichtlich Blaskraft und Luftverbrauch oder z. B. Düsen mit der Fähigkeit, die die Düse umgebende Luft blaskraftverstärkend mitzunutzen.
• Geregelte Vakuum-Ejektoren: Vakuumejektoren wandeln nach dem Venturi-Prinzip Druckluft in einen Unterdruck um. Sie sind damit das Basis-Bauteil für jede Vakuumanwendung. In vielen Betrieben werden noch ungeregelte Vakuum-Ejektoren verwendet, welche ständig in Betrieb sind. Die ungeregelten Ejektoren sollten durch geregelte ersetzt werden. Geregelte Vakuum-Ejektoren arbeiten mit einer Luftsparautomatik und zeichnen sich durch sehr geringen Luftverbrauch aus.
• Einfach wirkende Zylinder: In vielen Anwendungen ist nur eine Bewegungsrichtung (z. B. der Ausfahrhub) des Zylinders zeitkritisch bzw. produktiv, während der Hub in die andere Bewegungsrichtung auch länger dauern kann und mit wenig Antriebskraft ausgeführt werden könnte. Trotzdem haben viele Verbraucher Zylinder verbaut, welche in beide Richtungen wirken. Die Verwendung eines einfach wirkenden Zylinders mit Federrückstellung spart den Druckluftverbrauch, welchen der Zylinder in der nicht-zeitkritischen Phase benötigt.
• Vermeidung von Totvolumen: Insbesondere in größeren Anlagen liegen oft hohe Distanzen zwischen Verbrauchern und Schaltanlagen. Dabei müssen die Schläuche bei jedem Schaltvorgang befüllt bzw. entleert werden. Unnötig lange Leitungen und Leerschaltungen sollen weitgehend vermieden werden. Dazu können Leitungen verkürzt bzw. die Verschaltung optimiert werden.
• Druckluftsubstituierung: Oft ist es aufgrund der gegebenen Bedingungen nicht nötig, Druckluft zu verwenden. Meist kann sie, bei gleichbleibender Produktivität, durch andere Technologien ersetzt werden. Zum Beispiel benötigt ein 6,5 kW Druckluftmotor einen Kompressor mit 132 kW, während man evtl. gleich einen 6,5 kW Elektromotor verwenden könnte.
• Weitere mögliche Substitutionen:
  • Alternative elektrische Lösungen statt Druckluftkissen
  • Druckluftlose Farbsprühanlagen, welche den Materialdruck zur Zerstäubung verwenden anstatt Druckluft
  • Elektrische Vakuumerzeugung anstatt Venturi Prinzip
  • Moderne, elektrische Schleifer

Austausch von Komponenten (Österreich, 2011 – 2013)

Ausgangssituation

• hohe Leckagen
• großer Filterwechsel Intervalle
• offene Rohre für Blasanwendung 
• keine Wärmerückgewinnung

Beschreibung der Optimierung

• Optimierung der Regelungsparameter bzw. Intervalle der Filteranlagen
• Leckagenbehebung
• Energiespardüsen einbauen
• konsequente Verbraucheroptimierung durchführen
• Wärmerückgewinnung nutzen (aus Abluft, Kesselhaus, Pumpenstationen)

Kosten der Implementierung: 108.000 EUR

Amortisation der Implementation: 3 Jahre