Einsparung bis zu 350 000 Euro dank separater Netze 1

Maßgeschneiderte Druckluft-Erzeugung in drei Druckbereichen (6,0 bar, 3,5 bar und 2,1 bar) mit acht ölfrei verdichtenden, überwiegend sogar drehzahlgeregelten Aerzener Schraubenkompressoren setzt die Noelle + von Campe Glashütte in ihrer Produktion ein.

Wenn ein Unternehmen in einzelnen Produktionsbereichen Druckluft mit unterschiedlichen Drücken benötigt, entsteht regelmäßig die Frage: Soll man die Gesamtmenge mit dem höchsten geforderten Druck erzeugen und die niedrigeren Drücke entsprechend herunterregeln? Oder sollte man besser die Druckluft für jeden Druckbereich separat erzeugen und in eigenen Netzen zu den Verbrauchern leiten? Die gemeinsame Erzeugung für alle Druckbereiche kann eigentlich nur bei geringen Druckunterschieden oder bei kleinen Teilmengen mit niedrigeren Drücken empfohlen werden. Bei großen Druckunterschieden und großen Teilmengen bieten getrennte Erzeugung und separate Netze langfristig die deutlich wirtschaftlichere Lösung durch die eingesparte elektrische Energie.

Noelle + von Campe Glashütte stellt seit über 140 Jahren Verpackungen aus Glas her, hauptsächlich für die Nahrungsmittelindustrie. Das Privatunternehmen arbeitet heute mit modernster Maschinentechnologie, die Tageskapazität liegt derzeit bei 480 t. Im Unternehmen hat man sich in einem neuen Werk für eine getrennte Erzeugung und Versorgung mit Druckluft entschieden. Dort arbeiten seit März 2009 acht Schraubenverdichter in den drei Druckbereichen 6,0 bar, 3,5 und 2,1 bar. Alle Anlagen wurden – genau wie zwei weitere Vakuumanlagen – von der Aerzener Maschinenfabrik geliefert. Außerdem wird die in allen drei Druckbereichen geforderte ölfreie Druckluft sofort ölfrei erzeugt.

Die Glasindustrie arbeitete in den 1960er Jahren überwiegend mit ölgefluteten Rotationsverdichtern mit einem Standard-Höchstdruck von 4 bar. Inzwischen benötigen verschiedene Funktionen in einer Glasfabrik jedoch nur noch einen Höchstruck von 3,5 bar, andere Bereiche sogar nur noch 2,1 bar. Außerdem muss zusätzlich Druckluft mit Höchstdruck 6 bar als allgemeine Arbeitsluft verfügbar sein. „Deshalb wollten wir für unsere Glasfabrik eine bedarfsgerechte Druckluft-Versorgung realisieren und jeden Arbeitsbereich nur mit dem erforderlichen Druck versorgen“ erläutert Dipl.-Ing. Heinz Fenke, bis zum 31. Juli 2006 über Jahrzehnte technischer Geschäftsführer im Unternehmen und seitdem freier Mitarbeiter. „Kostenintensive Höherverdichtungen wollten wir so weit wie möglich vermeiden, weil nur 1 bar nicht benötigte Höherverdichtung bereits sechs bis sieben Prozent zusätzliche elektrische Energie erfordert. Wir wollten in unserer neuen Druckluft-Station Druckluft mit 6 bar, 3,5 und 2,1 bar erzeugen. Außerdem benötigten wir für die Ausformung der Gläser ein Vakuum von 250 mbar, sodass wir insgesamt vier Netze geplant und realisiert haben“, erklärt Fenke weiter.

Vorteile ölfreier Drucklufterzeugung
Mit einer Aufteilung in drei Druckluftnetze und ein zusätzliches Vakuumnetz betrat Noelle + von Campe in der Branche absolutes Neuland. Darüber hinaus wollte man zur Verlängerung der Lebensdauer der empfindlichen Servoventile alle drei Netze mit ölfreier Druckluft beschicken. Die Vorteile der ölfreien Erzeugung in drei Druckbereichen:

  • Bei einer ölgeschmierten Erzeugung können sich die Druckverluste durch Aufbereitungskomponenten und Steuerungen (Ölabscheider, Nachkühler, Zyklonabscheider, Vorfilter, Kältetrockner, Mikrofilter, Aktivkohle-Adsorber, Staubfilter, Hysterese-Steuerung und Druckregelventil) im laufenden Betrieb auf insgesamt etwa 2,3 bar summieren. Für einen Druck von 3,3 bar an der Glasmaschine wäre deshalb ein Erzeugungsdruck von mindestens 5,6 bar erforderlich.
  • Demgegenüber sind bei dem von SFA-Drucklufttechnik (Walsrode) realisierten ölfrei verdichtenden Konzept im 3,2-bar-Netz nur zwei und im 2,1-bar-Netz nur ein widerstandsarme Wärmetauscher (Druckverlust nur je 0,05 bar) zu berücksichtigen, wodurch am Ende lediglich Erzeugungsdrücke von 3,4 beziehungsweise 2,15 bar erforderlich sind.
  • Durch das sofort ölfreie Erzeugungskonzept ohne druckmindernde Bauteile sowie Aufbereitungs- und Steuerungskomponenten konnte dieser Erzeugungsdruck für den 3,2-bar-Bedarf um 38 Prozent und für den 2,1-bar-Bedarf um 61 Prozent reduziert werden.
  • Es entfallen bei einer sofortigen ölfreien Erzeugung die Risiken durch nicht einwandfrei arbeitende Aufbereitungskomponenten oder durch nicht ordnungsgemäße Wartung.
  • Es entstehen keine zusätzlichen Gestehungs- und Entsorgungskosten für etwa 7,5 t Kompressorenöl und die mit Öl kontaminierten Aufbereitungskomponenten. Anfallendes Kondensat kann ohne Aufbereitung in die Kanalisation abgeleitet werden.

Alle Druckluft- und Vakuum-Erzeuger sollten außerdem in wassergekühlter Ausführung realisiert werden, weil die neue Druckluft-Station in einem separaten Raum innerhalb des neuen Werksgebäudes untergebracht ist.

Bei der durchgängig ölfreien Erzeugung entfallen im konkreten Fall jährliche Wartungs- und Entsorgungskosten in Höhe von mindestens 60 000 Euro. Es ergibt sich eine Gesamteinsparung von mindestens 346 578 Euro/Jahr wie folgt:

  • Energiekosten-Einsparung 2,1 und 3,2 bar: 242 855 Euro pro Jahr
  • Energiekosten-Einsparung 6 bar:   24 648 Euro pro Jahr
  • Energiekosten-Einsparung Vakuum:    19 840 Euro pro Jahr
  • eingesparte Wartungskosten (ohne Lohn): mindestens 60 000 Euro pro Jahr

Energetisch sinnvoll kombiniert
Das bei Noelle + von Campe realisierte übergeordnete Airleader-Steuerungskonzept kann mit jedem beliebigen Kompressoren-Fabrikat, mit Kolben- und Schraubenkompressoren sowie mit geregelten und ungeregelten Anlagen zusammenarbeiten. Das System aktiviert die verfügbaren Kompressoren verbrauchsabhängig und passt sie dynamisch an schwankenden Druckluftbedarf an, sodass immer die effizientest mögliche Kompressoren-Kombination präferiert wird.

Es arbeitet immer die Kompressoren-Kombination mit den minimalen Taktraten und damit mit den niedrigsten Leerlaufzeiten. Es wird stets die energetisch sinnvollste Kombination betrieben, ohne zeitabhängige Umschaltung von Gruppen oder Rangstufen. Ein gestörter oder zur Wartung ausgeschalteter Kompressor wird sofort durch andere Kompressoren ersetzt, bei mehreren Kompressoren auch mit zeitversetzter Zuschaltung.

Die Visualisierung erfolgt über einen OPC-Server auf das Kundensystem. Die Steuerung hält die vorgegebenen Druck-Sollwerte mit einer Bandbreite von nur 0,15 bar ein, sodass Druckminderer an den Abnahmestellen überflüssig wurden.