Druckluftanlagen, Metapipe, Effizienzsteigerung, Druckluftenergie

Druckluft ist Chefsache

Der Umgang mit der teuersten Nutzenergie Druckluft muss effizienter werden. Diese teuerste Energieform mit weiter Verbreitung hat trotz eines äußerst geringen Wirkungsgrades von 5 Prozent einen außergewöhnlich großen Ökorucksack zu tragen. Dieser Wirkungsgrad wird durch unqualifizierten Umgang bei Planung, Installation und Betrieb in 80 von 100 Fällen noch halbiert.

Druckluftanlagen werden häufig in der Komfortzone gefahren, d. h. nicht im verfahrenstechnischen und wirtschaftlichen Optimum hart am Wind, sondern meistens jenseits aller Ener- gieeffizienz. Bei der Druckluftenergie wirkt sich das besonders aus, da aus 100 % Strom nur ca. 5 % mechanische Energie in Form von Druckluft wird und ca. 95 % Wärme. Unkenntnis führt dazu, dass in 80 von 100 Betrieben laut EU-Studie bis 50 % oder mehr durch Überverdichtung, Leckagen, Leerlaufzeiten etc. verloren gehen. Als Faustformel kann man sagen, dass die Kompressorenleistung von 1 kW pro Jahr ca. 1.000 EUR kostet, d. h. z. B. bei einer installierten Leistung von 1000 kW und Zwei-Schichtbetrieb ergeben sich Kosten von ca. 1.000.000 EUR. Davon könnte man praktisch 50%, also 500.000 EUR jedes Jahr sparen. Bei einer Umsatzrendite von 3 % müsste zur Kompensation dieser Energievergeudung ein zusätzlicher Umsatz von 15 Mio. EUR erzielt werden. Nachdem weder die Studie der EU-Kommission noch die schnelle Reaktion der Bundesregierung letztlich zu einer besserenStruktureffizienz geführt haben, kommen jetzt Schritt für Schritt Vorschriften, um die Planungs- und Ausführungsqualität systemisch zu verbessern. EU-Kommission und Bundesregierung setzen deshalb mit einer Art Aktionsplan wie im gesamten Energiebereich, wo Beteiligte nicht die Kraft haben, selbst zu reformieren u. a. auf: Planungskompetenz, Wissensstandard, Druckbehälternorm EN 13445, Konformitätsbewertungsverfahren, EG-Maschinenrichtlinie 2006/42/EG, Technische Regeln, Haftungsfragen etc. als Voraussetzung für Energieeffizienzanforderungen (2006/32/EG), Ökodesign-Richtlinie (2005/32/EG), Energiemanagementsysteme (DIN EN 16001), BetrSichV, Druckgeräterichtlinie (97/23/EG) etc. als entscheidendes Plus an Effizienz. Ein Produktlabelling wie beim Energieverbrauch von Haushaltsgeräten (92/78/EWG) zur Kennzeichnung des Energieverbrauchs ist wegen der systemischen Komplexität und Querschnittstechnologie nicht opportun. Das Endziel wird sein, dass quasi in jedem Betrieb nach Prüfung durch einen Energieberater (EUREM) der CO2-Ausstoß der Druckluft ermittelt wird. Wer dann wie bisher Druckluft vergeudet oder ineffektiv einsetzt, wird mittels einer Art Strafsteuer zur Kasse gebeten. Schlechte Planungen/Beratungen führen dann leicht zu Regressen, ähnlich wie heute bei nachträglich erkannten schlechten Bankberatungen. Ziel aller dieser Maßnahmen ist es, Druckluft nur mehr unter Gesichtspunkten der Effektivität, erst dann Effizienz unter ökologischen, ökonomischen, technischen Gesichtspunkten mit geringstem CO2-Ausstoß (Kraft-Wärme-Kopplung) einzusetzen.

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Energiekosten senken heißt auch Steuern sparen

Mit der Halbierung der Druckluftkosten bzw. Reduzierung von Energiekosten können Betriebe Steuern sparen, und zwar durch Einführung eines Energiemanagement-Systems nach der Norm DIN EN 16001. Diese neue Norm, jetzt veröffentlicht, beschreibt den Aufbau von Energiemanagement-Systemen, eng angelehnt an die DIN ISO 14001, sodass der Aufwand für Unternehmen, die bereits über ein Umweltmanagement-System verfügen, relativ gering ist. Solche energiebezogenen Zertifizierungen bezüglich des Energieverbrauches und der Möglichkeiten der Energieeinsparung setzen aber nicht nur im Druckluftbereich kundige Energieberater voraus, sondern auch in erster Linie an Einsparungen interessierte Betriebs- leute. Mit der detaillierten Erfassung von Einsparpotenzialen, deren Bewertung und Umsetzung können Betriebe von reduzierten Regelsteuersätzen auf Strom und Heizstoffe sowie vom sogenannten Spitzensteuerausgleich auch als Ökosteuer-Rückerstattung profitieren. Zur drastischen Reduktion der Kohlendioxidemissionen ist es nun für Planer und Betreiber obligatorisch, sich verstärkt nach verpflichtenden EU-Richtlinien zu richten, d. h. die bisherige Annahme eines nur grobschmiedhaften Charakters, der zu entsprechend unqualifizierten Handhabungen führte, führt nun zu hochqualifizierten Anforderungen mit nachhaltiger ökonomischer, ökologischer und technischer Zurichtung, also echter Ingenieurarbeit mit fachlicher Ausrichtung auf die Nutzenergie Druckluft als System vom Kraftwerk (Kompressoren) über die Verteilung bis zum Verbrauch.

Bewusstsein für das Medium Druckluft

Druckluft ist eine sehr alte Nutzenergie. 1400 v. Chr. wurden schon Schalengebläse beim Guss von bronzenen Tempeltüren eingesetzt. Druckluft gilt zu Recht als robust und sicher. Schon 1868 meldete George Westinghouse eine Druckluftbremse für Eisenbahnwagen als Patent an. Ende des 19. Jahrhunderts wurden robuste Bohrhämmer für den Bergbau entwickelt. Heute ist Druckluft ein "Lebensnerv" der Industrie und zeichnet sich bei intelligenter Anwendung aus durch Schnelligkeit, Präzision und Flexibilität, sowie Miniaturisierung, z. B. bei derAutomatisierung. Druckluft findet Anwendung zum Antrieb von Robotern; Webstühlen; für Luftlager von Laserkanonen zum Anvisieren von Geosatelliten; zur ruckfreien Bewegung von Teleskopen. Übersehen wird bei allen diesen Vorteilen leicht, dass bei dieser teuersten Nutzenergie (10- bis 40-mal teurer als Elektro- oder Hydraulikenergie) seit Jahrzehnten meist unsichtbar Mil- liarden vergeudet werden und sich diese teure Energie somit in nichts auflöst. Prof. E. Jochem, einer der Mitbegründer des Centre Policy and Economics (CEPE) der ETH Zürich und Forscher bei Fraunhofer ISI, spricht in diesem Zusammenhang allgemein von der "Eisenzeit der Energiewirtschaftsgeschichte", in der wir uns heute befinden. Zu dieser Assoziation des Grobschmiedhaften wird man auch heute noch gelegentlich erinnert, wenn z. B. in dem Innovationslexikon Drucklufttechnik des VDMA als letzte Entwick- lung beim Schallschutz darauf hingewiesen wird, dass neue Kompressoren durch "den Einsatz von Gussteilen wesentlich leiser" sind oder dass bei Schnellverschlusskupplungen Einkaufen nicht mehr nötig ist. Grundlage eines leichtsinnigen, umweltschädlichen Umgangs mit teuerster Druckluft ist vielleicht die Überlegung, dass Atemluft nichts kostet und somit auch Druckluft sicherlich kos- tenmäßig negierbar sei. Die Ursache solcher fehlenden Sensibilität ist meistens das Fehlen von jeglichem diesbezüglichen Energie-Monitoring und Energie-Controlling sowie eines Komplexitätsmanagements. Einzig existiert meistens ein technisches Controlling, das die Versorgungssicherheit garantiert. Zu beachten ist, dass durch diese Organisationsmängel, Planungs- und Systemfehler unter dem normativen Zwang der Betriebssicherheit zwangsläufig sind.

Fehlende Systemkenntnisse

Nach der genannten EU-Studie liegt die Ursache der technischen und wirtschaftlichen Misere in den fehlenden Systemkenntnissen der Anwender auf der einen Seite und die Markt-segmentierung der Anbieter mit Funktionssegmenten (Kompressoren, Aufbereitung, Verteilung) sowie ihrem entsprechendem Mikromarketing auf der anderen Seite. Dieses Kenntnis-defizit über die Komplexität gegenüber der Spezialisierung der Anbieter steht einer sonst automatischen System-Optimierung entgegen. Wenn nun die einzelnen Bestandteile der Drucklufttechnik - die Bereiche Kompressoren, Aufbereitung, Verteilung - nicht optimal aufeinander abgestimmt sind, dann liegt die Verantwortung für die Schnittstellen dieser Querschnittstechnologie und der zwangsläufigen diskreten Energie-Inkontinenz beim Betreiber. Aus der Praxis ist bekannt, dass selbst bei gestiegenem Erkenntnisgewinn über die Komplexität der Druckluft, der peinlichen Einsicht über die Notwendigkeit, die bisherige Werkelei zu beenden und den Sanierungsbedarf offen und ehrlich aufzuzeigen, oft aus psychologischen Gründen nicht gefolgt wird. Dabei ist es so einfach, mit Neugierde und Freude dieses relativ einfache, technisch und energetisch aufzuarbeitende Defizit zu beseitigen, weil Leistungsfähigkeit an simplen drei Kriterien gemessen werden kann: Luftmenge (Leckagen), Luftqualität, Druck (Druckabfälle) des üblichen Best-Practice-Levels mit der eigenen Situation zu vergleichen. Drucklufttechnik ist relativ simpel, man muss nicht zum Spezialisten werden. Eine allgemeine Information über die systemischen Zusammenhänge, und zwar vom Energiemanager bis zum Anwender reicht.

Einkäufer mit ins Boot

Ebenso ist es bei Beschaffungen/Beauftragung von Planern notwendig, auch die Einkäufer rechtzeitig mit ins Boot zu holen. Wir haben in letzter Zeit wurde in mehreren Fällen festgestellt, dass Einkäufer durch die vermehrten Informationen, z. B. in der Fachpresse, das Thema Druckluftenergie mit dem Betrieb aufgegriffen haben. Im übrigen kostet eine erste Sofortmaßnahme nur einen Textbaustein, in dem Lieferanten verpflichtet werden, nicht nur den Betriebsdruck niedrig zu halten (z. B. 6 bar), sondern auch die Luftmengen zu spezifizieren und zu garantieren, dass die Verrohrung in den Maschinen unter dem Gesichtspunkt zur Vermeidung von Leckagen, Optimierung der Querschnitte und Rohrführung verbindlich unter Beachtung aller speziellen Vorschriften für ungefährliche Gase/Druckluft zu konzipieren. An dieser Stelle bei Planungs- und Materialausschreibungen kommen nun die neuen Normen, Regelwerke und EU-Richtlinien erstmalig zur Anwendung, indem diese als Vertragsrahmen aufgenommen werden. Es ist zwar so, dass z. B. jeder Planer nach den Regeln der Technik arbeiten muss, aber durch den ausdrücklichen Hinweis (Haftung) wird das auch jedem bewusst. Wer z. B. "ölfreie" Schraubenkompressoren empfiehlt und eine aufwändige Aufbereitung in Kombination mit nicht korrosions- und oxydationsfesten Rohre (schwarzer Stahl) in Betracht zieht, rehabilitiert unbewusst die alte Energie-/Kostenschleuder, weil er dadurch eine zusätzliche dezentrale Aufbereitung benötigt, normale ölgeschmierte Kompressoren hätten gereicht. Die simple Orientierung an den schon erwähnten 3 Kriterien im Hinblick auf die Kosten erlaubt es, gelassen abzuschätzen, ob temporäre Marketinglyrik, wie Contracting als Rund-um-Sorglos-Paket oder viele dezentral aufgestellte Kompressoren mit dünnen Leitungen oder komplizierteste Steuerungen und Telemonitoring des Lieferanten, dem jeweiligen Bedarf entspricht oder mehr eine betriebliche Flucht aus der Verantwortung fördert. In einem empfehlenswerten Vortrag wurde aufgezeigt, dass bei zielstrebiger Sanierung über 10 Jahre besonderen Fokus auf die Nutzenergie Druckluft bei einer Umsatzsteigerung um 50 % die Primärenergie um 30 % zurückgeführt werden konnte, und zwar durch 99 Maßnahmen mit einem Einsparpotenzial von 15 Millionen Euro.

Druckluftenergie, zuerst Transparenz - dann Effizienz

In den letzten Jahrzehnten hat sich in der Drucklufttechnik optisch einiges getan. Die Kompressoren (einschl. Aufbereitung) wurden zu bunten Powerstationen, dagegen sehen die Druckluftleitungen seit 100 Jahren ziemlich gleich aus und sind ziemlich aus dem Blick geraten ("Wir wissen nicht, wo die Leitungen laufen, die, die das wussten, sind alle pensioniert.2). Gewachsene Verteilung besteht aus einem Sammelsurium vieler Rohrwerkstoffe, aller möglichen spalthaltigen Verbindungsarten in verschiedensten, willkürlichen Dimensionierungen - oft nach dem Motto je länger je dünner. Das Ergebnis sind Druckabfälle von 2 bis 3 bar und Leckagen zwischen 25 und 50 %. Das allein ergibt schon Verluste von über 50 % bzw. simpel eine unnötige Verdoppelung der Druckluftproduktion. Die EU-Studie wird, ob zu recht oder zu unrecht, von vielen Herstellern von Funktionssegmenten im Detail eigenwillig interpretiert. So wird z. B. bei Einsatz von modernen Steuerungen und Kompressoren ein Einsparpotenzial von 30 % angegeben. Es gibt beim Marketing eine Art Konkurrenz, wo am meisten gespart werden kann. Das führt zu der Erkenntnis, dass die komplette Sparquote höher als 50 % liegt und somit hoffentlich zu der Erkenntnis führt, dass die kostengünstigste Druckluft die ist, die gar nicht produziert wird.

Effizienzsteigerung heißt Systemkosten senken

Die Anbieter von Funktionssegmenten (es gibt kaum echte Vollsortimenter) sollten eigentlich unter dem Gesichtspunkt optimalen Kundennutzens weniger nur ein "Aggregat" liefern als eine systemisch optimale Problemlösung, in die ihr Aggregat integriert wird mit dem Ergebnis einer systemischen Verbesserung. Praktisch heißt das zum Beispiel, dass bei der Problematik "zu geringe Luftmengen" der gerufene Kompressorenanbieter unter Verzicht auf ein Kompressorengeschäft gegen den kostenlosen Hinweis für den Anwender, doch besser kostengünstiger die Leckagen der Druckluftverteilung zu beseitigen, dieses Problem löst. Eine solch philanthropische Haltung oder "Fairselling" ist allerdings selten, oft fehlt trotz des guten Willens auch das systemische Know-how. Hilfreich oder besser obligatorisch als Basis aller Bemühungen mittels der hundert Stellschrauben eines Druckluftsystems ist es, eine Grunddokumentation (heute Pflicht) über die gewollten Leistungskriterien (auch bei Änderungen am System) zu erstellen.

Fazit

In der geschilderten, charmant ausgedrückt, anspruchsvollen Situation gehören sowohl die Planung von Effizienzsteigerung in der Druckluftversorgung generell als auch für die Komponente Druckluftverteilung in Spezialistenhände. Erforderlich ist das Herausarbeiten klarer Ziele mit Prioritäten in einer fachübergreifenden Zusammenarbeit mit der Fähigkeit der Vereinfachung von Fragestellungen. Jede Betätigung von Stellschrauben in den Bereichen Kompressoren, Aufbereitung, Verteilung hat komplexe Auswirkungen. Es handelt sich immer um eine echte Ingenieursarbeit mit Dokumentation von der Anamnese (Lastenheft) bis zur Therapie (Pflichtenheft). Als Maßstab für die gefragte Entwicklung empfiehlt sich ein Blick in Ausschreibungstexte: Nach wie vor wird mit dem Wissen aus der üblichen "Haustechnik", speziell dem Heizungs- und Wasserbereich, ein Sammelsurium von teil- oder nicht geeigneten Rohrsystemen geplant / ausgeschrieben / installiert. Ohne erkennbare Kenntnisse der produktspezifischen und systemischen Anforderungen, Qualitätsangaben, Vorschriften bzw. gesetzlichen Bedingungen einschlägiger Regelwerke für die Medien ungefährliche Gase / Druckluft alles das, was eingangs aufgezählt wurde - gibt es keine Verbesserung. Drucklufttechnik, hier besonders die Druckluftverteilung, ist nach wie vor der slow mover innerhalb der Bemühungen um systemische Energie-Effizienzsteigerungen. Einsparpotenziale auszuschöpfen funktioniert nur mit einem Energiebeauftragten zum Aufbau von Kennzahlen und der Einsatz von Energieberatern mit systemischen Erfahrungen, besonders im Bereich der Druckluftenergie. Es gibt zwei Wirklichkeiten bei Druckluftanwendern: clevere Betreiber, bei denen Druckluftkosten durch das Energiemanagement nach dem Verursacherprinzip umgelegt werden und die teuerste Nutzenergie aufmerksam, soweit notwendig, besonders unter effektiven Gesichtspunkten einzusetzen mit Kostenverteilung nach Verursachung. Dort wird systemisch agiert. Es gibt dort nicht mehr die Relation, dass Kompressoren 15 Jahre alte sind, das Alter der Druckluftverteilung dagegen 40 oder 60 Jahre beträgt. Dann gibt es Betreiber, bei denen z. B. die Halbwertzeiten viermal so groß sind wie die der Kompressoren, wo sich Erneuerungen aus einem Zugerhörigkeitsgefühl zum jeweiligen Mainstream nur im Kompressorenraum abspielen und die Druckluftkosten sozialisiert werden - das wäre dann die andere Welt. lg

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