Betriebszeiten des Druckluftkompressors

In einem perfekten System kann das Druckluftniveau über lange Zeit nahezu ohne Verluste gehalten werden. Leider ist nahezu kein Druckluftnetz perfekt, weshalb stetig Verluste entstehen. Insbesondere in Zeiten, in denen keine Druckluft an Werkzeugen und Maschinen abgenommen wird, geht diese anteilig im System verloren und muss durch einen Kompressor neu erzeugt werden, um das angesetzte Druckniveau zu halten. Die Arbeitszeiten des Kompressors oder der Kombination mehrerer Kompressoren sollten also so weit wie möglich optimiert werden, wofür es verschiedene Möglichkeiten gibt.

Die umzusetzenden Maßnahmen richten sich ganz nach der aktuellen Ist-Situation, die in einem ersten Schritt detailliert erfasst werden sollte. Dabei ist insbesondere zu klären, wie die Drucklufterzeugung aktuell betrieben wird, wann Kompressoren ausgeschaltet werden und wie das erfolgt. Danach sollte überprüft werden, welche Geräte außerhalb der Betriebszeiten überhaupt mit Druckluft versorgt werden müssen. Liegen außerhalb der Betriebszeiten keine Druckluftverbraucher vor, so kann bei Betriebsschluss die Druckluftversorgung ausgeschaltet werden. Auf diese Weise laufen Kompressoren nicht im Leerlaufbetrieb und Leckagen und Druckverluste im Druckluftnetz werden nicht automatisch ausgeglichen.

Unter Umständen geht es außerhalb der Betriebszeit auch nur um die Versorgung von einzelnen Verbrauchern, die vielleicht auch durch elektrische Alternativen zur Druckluft zu ersetzen sind. Sind Verbraucher vorhanden, die nicht ersetzt werden können, kann möglicherweise das Druckniveau außerhalb der Hauptbetriebszeiten an diese angepasst, das heißt gesenkt werden insbesondere, wenn es sich um ein älteres System handelt. Dieses wird unumgänglich auch eine höhere Anzahl von Leckagen aufweisen und somit Verluste haben Unterliegen die Kompressoren häufigen Schwankungen bei An- und Abschaltung, sind das Hinweise auf ein ungünstiges Zusammenspiel der Kompressoren oder ein verändertes Verbrauchsprofil im Vergleich zur ursprünglichen Dimensionierung des Systems.

Es kann außerdem geprüft werden, ob das gesamte Leitungsnetz oder Teilbereiche außerhalb der Betriebszeiten oder in Pausen durch Absperrventile von der Drucklufterzeugung abgekoppelt werden können.

Die Umsetzung einer solchen Maßnahme sollte bevorzugt durch eine automatisierte Lösung erfolgen. Dabei kann beispielsweise eine Zeitschaltung am Kompressor zum Einsatz kommen. Ist dies nicht möglich, können auch Prozessanweisungen erstellt und im Betrieb implementiert werden.

Erste Schritte bei der Umsetzung

• Ist-Situation und Betriebszeiten des Kompressors erfassen
• Anforderungen des Druckluftnetzes analysieren und mit Ist-Situation abgleichen
• Anpassungen an Einstellungen und Betriebszeiten vornehmen
• Technische Maßnahmen umsetzen

Herausforderungen und Lösungsansätze

Insbesondere in alten Leitungen können sich durch den Druckanstieg beim Einschalten des Kompressors Verschmutzungen im Inneren der Rohre lösen, die ggf. zu Schäden am Leitungsnetz führen. Im Falle von alten Leitungen sollte das System daher stets auf den aktuellen Zustand untersucht und gegebenenfalls gereinigt oder erneuert werden.

Wechselwirkungen zu anderen Maßnahmen

Sollten bereits andere Maßnahmen wirtschaftlich bewertet worden sein, so ist zu prüfen, ob sich die daraus berechnete Einsparung und Wirtschaftlichkeit durch die geringeren Betriebsstunden verändert hat.

Co-Benefits

Durch die geringeren Betriebsstunden der Anlage verringert sich auch der Verschleiß, was einen positiven Effekt auf die Lebensdauer und die Wartungskosten mit sich bringt. Bei größeren Kompressorstationen ist zu beachten, dass die Laufzeiten und damit die Abnutzung der Kompressoren gleichmäßig sein sollten.

In zahlreichen Druckluftstationen variieren Alter, Größe und Effizienz verschiedener Kompressoren. Bei der Prüfung der Betriebszeiten sollte auch geprüft werden, dass die energieeeffizientesten Kompressoren grundsätzlich die meisten Betriebszeiten aufweisen und ggf. bei mehreren Kompressoren die Grundlast decken sollten.

Hohe Verluste bei Nacht durch einen laufenden Kompressor

In diesem realen Beispielunternehmen wird ein Kompressor mit 18,5 kW elektrischer Leistung verwendet. Dieser wird außerhalb der Betriebszeiten nicht ausgeschaltet, obwohl kein Gerät die Druckluft benötigt. Die Betriebszeiten sind werktags von 6 bis 22 Uhr. An Wochenenden ist der Betrieb geschlossen. Die Laufzeiten des Kompressors außerhalb der Betriebszeiten betragen demnach 4.712 Stunden im Jahr. Über Messungen konnte festgestellt werden, dass die Leistung des Kompressors auch außerhalb der Produktionszeiten bei rund 10 kW liegt. Dies wurde auf Leckagen und andere Verluste zurückgeführt. Am 02. Dezember wurde der Kompressor zum ersten Mal testweise ausgestellt.

Im Lastgang ist der Gesamtenergieverbrauch des Unternehmens dargestellt. Die Drucklufterzeugung verursacht nur einen Teil des gezeigten Verbrauchs. 

Aus den vorliegenden Daten konnte der Energieverbrauch des Kompressors errechnet werden, der jährlich bei ca. 107.030 kWh liegt. In der produktionsfreien Zeit fällt ein Verbrauch von ca. 47.120 kWh an. Das sind rund 44 Prozent des Gesamtverbrauchs, die durch einfache Maßnahmen nun eingespart werden können. Durch einen Mehrverbrauch zu Beginn der Produktionszeiten ist mit einer finalen Stromeinsparung von rund 35.000 kWh zu rechnen.