Reduzierung des Druckniveaus

Einordnung

Bei der Auslegung des Systemdrucks wird das Druckniveau oft höher als nötig dimensioniert, um die gewünschte Leistung an den Anlagen oder Werkzeugen zu gewährleisten. Dadurch wird deutlich mehr Energie benötigt als für die Geräte eigentlich erforderlich wäre. Je zusätzlichem Druck in Bar, der im System bereitgestellt wird, benötigt der Kompressor zwischen 6 und 10 Prozent mehr elektrische Energie. Durch die Reduzierung beziehungsweise Anpassung des Systemdrucks wird zum einen weniger Energie eingesetzt, zum anderen kann auch Leckagen und Beschädigungen im System vorgebeugt werden.

Umsetzung

Eine Anpassung des Druckniveaus ist mit geringem Aufwand verbunden. Zunächst sollten dazu die Druckanforderungen der Endgeräte erfasst werden. Um den tatsächlich vorliegenden Druck zu ermitteln, ist eine Messung an der entsprechenden Stelle im Druckluftnetz nötig. Im Anschluss kann der Kompressor schrittweise auf das ermittelte Druckniveau eingestellt werden. Dieses orientiert sich meist am Verbraucher mit den höchsten Anforderungen sowie an der Länge des Druckluftnetzes. Die Anpassung sollte in kleinen Schritten durchgeführt und regelmäßig kontrolliert werden. Durch Druck- und Funktionskontrollen an den Verbrauchern werden größere Druckabfälle im System schnell erkannt, sodass zügig eingegriffen werden kann. Parallel zur Absenkung des Druckniveaus sollten gegebenenfalls Leckagen beseitigt werden, um den beim Kompressor erforderlichen Druck weiter zu minimieren. Nach der Beseitigung von Leckagen sollten die Druckanforderungen erneut geprüft werden. Zudem sollte bei der Anpassung des Systemdrucks eventuelle Schwankungen berücksichtigt werden, die zum Beispiel durch handbetriebene Druckluftwerkzeuge entstehen können. Gegebenenfalls muss berücksichtigt werden, dass die Abnahme nicht kontinuierlich, sondern mitunter schwankend erfolgt. Dann muss auch zu diesen Zeiten ausreichend Druckluft bereitgestellt werden und es darf nicht zu einem Druckabfall an anderen Verbrauchern kommen.

Herausforderungen und Lösungsansätze

Das Anpassen von Regelparametern bei der Druckluftversorgung ist ein Eingriff in bestehende Prozesse und kann im Betrieb auf Widerstand treffen. Hier ist es wichtig, Befürchtungen und Beobachtungen der Anlagenverantwortlichen aufzunehmen und, falls die Druckabsenkung negative Auswirkungen an den Endgeräten hat, schnell auf Hinweise zu reagieren. Durch eine konstruktive Mitarbeit der Belegschaft kann die Maßnahme deutlich schneller umgesetzt werden. Manche Anlagen müssen entgegen ihren tatsächlichen Leistungsanforderungen konstant mit einem höheren Druck versorgt werden, um Beschädigungen zu vermeiden. In diesen Fällen ist bei der Absenkung des Druckniveaus mit Vorsicht vorzugehen. Dazu kann es hilfreich sein, die Anforderungen mit dem Hersteller der Anlage abzustimmen.

Co-Benefits

Durch die Reduzierung des Druckniveaus verringert sich auch der Verschleiß an Leitungen und Ventilen. Zudem können Leckagen im Gesamtsystem leichter erfasst werden, wenn der vorliegende Druck an den versorgten Geräten mit dem vom Kompressor bereitgestellten Druck abgeglichen wird. Auf diese Weise können weitere Einsparpotenziale identifiziert werden.

Ein mittelgroßes Unternehmen aus dem Bereich der Metallverarbeitung benötigt für verschiedene Anlagen und Werkzeuge Druckluft. Zur Erzeugung des Druckniveaus wird ein frequenzgeregelter Kompressor mit einer elektrischen Leistung von 15 kW eingesetzt. Bei einer Laufzeitmessung ergibt sich eine Betriebszeit von circa 6.000 Stunden pro Jahr. Im Durchschnitt ruft der Kompressor durch den Frequenzumrichter 80 Prozent seiner Leistung ab. Das Leitungsnetz wird konstant mit einem Druck von 8,5 Bar versorgt. Anhand der Betriebsdaten wird ein elektrischer Energieverbrauch von circa 72.000 kWh pro Jahr berechnet. Eine Prüfung des Drucks an den Endgeräten ergibt, dass dieser wesentlich höher ist, als der eigentlich erforderliche Druck zum Betreiben der Anlagen. Demnach reicht ein Druck von 6,5 Bar im Leitungsnetz aus, um alle Anlagen in voller Funktion zu betreiben. Bei einer Druckreduktion um 1 Bar kann der Energieverbrauch um circa 6 bis 10 Prozent sinken. Für die Beispielrechnung wird ein konservativer Wert von 6 Prozent verwendet. Bei einer Reduzierung des Drucks im Leitungssystem um 2 Bar lässt sich ein Einsparpotenzial von 8.381 kWh pro Jahr realisieren.

Fraunhofer ISI (2003): „Druckluft effizient“, Karlsruhe, http://druckluft-effizient.de/wp-content/uploads/2020/09/fakten-00-09.pdf [02.12.2022]