Etwa 80 – 93 % der elektrischen Energie, welche in einen Kompressor gesteckt wird, wird in Wärme umgewandelt. Die Luft im Kompressorraum darf 35°C nicht überschreiten, da der Verdichtungsprozess dann nicht mehr optimal funktioniert. Daher ist ein Kühlsystem für den Kompressor erforderlich. In vielen Betrieben wird diese Abwärme einfach an die Außenluft abgegeben.
Energieeffizienz
Abwärmenutzung aus luftgekühlten Kompressoren
Empfehlung zur Optimierung
Wärme wird beim Verdichtungsprozess abgegeben durch:
Die Abwärme kann dabei für verschiedene Zwecke eingesetzt werden, abhängig von der Kühlung des Kompressors (Luft oder Wasser).
Luftgekühlte Kompressoren eignen sich besonders gut zur Abwärmenutzung für Gebäudeheizung. Die Raumluft wird dabei durch den Nachkühler, sowie den Schmiermittelkühler geleitet. Da diese Kompressoren bereits über Wärmetauscher verfügen, ist diese Energiesparmethode kostengünstig und einfach zu installieren.
Die Abwärme der luftgekühlten Kompressoren kann auch zur Warmwassergewinnung verwendet werden. Abhängig vom Design kann dabei Warmwasser in verschiedener Qualität erzeugt werden (Verschmutzung). Insbesondere für die Trinkwassererwärmung, für Kantinen und Großküchen, in der Lebensmittel-, Chemie- und Pharmaindustrie ist Warmwasser mit Trinkwasserqualität und daher der Einsatz von Sicherheitswärmetauschern erforderlich. Das Warmwasser kann auch für verschiedene industrielle Zwecke oder zur Raumheizung verwendet werden. Das von einem Kolbenkompressor erwärmte Wasser kann etwa 50°C erreichen.
Wassergekühlte Kompressoren können ebenfalls zur Raumheizung verwendet werden, allerdings mit verringerter Effizienz. Etwa 72 % der elektrischen Leistung findet sich bei dieser Bauweise im Kühlmittel wieder.
Bewertung von Optimierungsmaßnahmen
| Relevante technische Überlegungen | Für Raumheizung können beide Arten von Kompressoren (Luft/Wasserkühlung) über beide Arten von Wärmetauschern, Wasser um etwa 50 K auf bis zu 85°C erhitzen. Allerdings laufen Kompressoren nicht zu 100 % auf Volllast. Die Wärmerückgewinnung kann also nur als teilweise Substitution des konventionellen Raumheizsystems eingesetzt werden. |
| Wirtschaftlichkeit | Einzelkosten für ein Wärmerückgewinnungssystem: 2.000 – 5.000 EUR |
| Energieeinsparungen | Einsparpotenzial bis zu 94 % |
| Wirtschaftliche Einsparungen | Wirtschaftliche Einsparungen durch das Energieeinsparpotenzial. Die von einem Kompressor mit einer Nennleistung von 90 kW, der 2.000 Stunden/Jahr in Betrieb ist, zurückgewonnene Wärme beträgt etwa 71,5x106 kcal (dies entspricht der von einem 40-kW-Kessel erzeugten Wärmeenergie und einer Einsparung von 6.650 kg Methan, was etwa 2.600 EUR entspricht) |
| Durchschnittliche Amortisationszeit | 3 bis 6 Jahre |
| Emissionen | 0.434 kCO2/kWhel (CO2-Emissionen bei der Produktion von 1 Nl/min Druckluft für eine Stunde), in Abhängigkeit vom Strommix (Strommix DE 2022) |
| Vorteile für die Umwelt | Die positiven Auswirkungen auf die Umwelt werden durch die Reduzierung der CO2-Emissionen durch die Raumheizung erhöht. |
| Nicht-Energievorteile (Mehrfachnutzen) |
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| Replizierbarkeit | Diese Maßnahme ist replizierbar, die Abwärme kann nämlich je nach Bauart und Kühlsystem des Kompressors (Luft oder Wasser) für verschiedene Geräte genutzt werden. Wärmerückgewinnungssysteme sind für die meisten auf dem Markt befindlichen Kompressoren erhältlich, entweder integriert in das Kompressorenpaket oder als externe Lösung. |
Praxisbeispiel
Wärmerückgewinnung in der Druckluftanlage (Österreich, 2009)