1. Optimieren Sie Ihre Energiebilanz
Energieeffiziente Lösungen rund um Ihre Druckluftversorgung
Atlas Copco Kompressoren und Drucklufttechnik GmbH
Helmut Bacht

2. Agenda
Atlas Copco auf einen Blick
Optimieren Sie Ihre Energiebilanz
Machen Sie sich ein Bild von Ihrer Druckluftanlage
Leckagen
Drehzahlregelung
Übergeordnete Steuerung
Wärmerückgewinnung
Beispiele aus der Praxis
Resümee
2

3. Atlas Copco in Deutschland
stellt sich vor
Atlas Copco
auf einen Blick
3

4. Atlas Copco auf einen Blick
Stand 2008
Hauptsitz: Stockholm, Schweden,
börsennotiert in Stockholm
Gründung: 1873 (in Deutschland seit 1952)
Umsatz: 7,7 Mrd. Euro (760 Mio. Euro in Deutschland)
Mitarbeiter: ca. 34.000 (1.950 in Deutschland)
Geschäftsbereiche: Kompressoren und Drucklufttechnik,
Industrietechnik, Bau- und Bohrtechnik
Standorte: rund 160 Länder mit mehr als 30 Marken,
13 Gesellschaften in Deutschland
Unsere Vision:
4

5. Energieeinsparung
geht uns alle an
Optimieren Sie
Ihre Energiebilanz
5

6. Optimieren Sie Ihre Energiebilanz
Energieeinsparungen gehen uns alle an
»Druckluft ist ein »Rund 27,5 Mrd. kWh
wertvoller Energieträger könnten jährlich durch den
in der Industrie.« Einsatz energieeffizienter
elektrischer Antriebstechnik
in der Industrie ein-
gespart werden.«
ZVEI Zentralverband Elektrotechnik- und
Elektronikindustrie e. V., Frankfurt am Main
»Die Steigerung
der Energieeffizienz ist
eine der besten Möglichkeiten,
steigende Energiepreise zu
Die Wirtschaftslage und politische
kompensieren.«
Christa Thoben, Abkommen wie das Kyoto Protokoll und das
NRW-Wirtschaftsministerin Kopenhagen-Abkommen bewegen uns zum
Handeln.
6

7. Was kostet Druckluft?
Life Cycle Costs (LCC)/Total Costs of Ownership (TCO)
Bei Investitionsentscheidungen
werden die Anschaffungskosten
häufig überbewertet.
Fakt ist:
Über den gesamten Lebenszyklus LCC eines Standardkompressors
einer Anlage machen die Energiekosten
ca. 80 % der Gesamtkosten aus.
77 % Energiebedarf
Investition
12 % Wartung
9%
Installation
2%
Energieeffizienz der Anlage
bei Investitionsentscheidungen
in den Fokus stellen!
7

8. Gewinnen Sie neue Einblicke
in Ihre Druckluftversorgung
Machen Sie sich ein
von Bild Ihrer Druckluft-
anlage
8

9. Machen Sie sich ein Bild
von Ihrer Druckluftanlage
Katalogisierung der Druckluft-
komponenten
– Anzahl der Verbraucher
– Druckluftqualität
Erstellung eines Katasters
Auflistung der Druckluftverbrauchs-
informationen
…
9

10. Ist-Analyse / Air-Audit
Prüfung der bestehenden Druckluftanlage auf Herz und Nieren
Eine komplette Analyse Ihres Druckluftnetzes,
die Energiekosten reduziert.
Ein Air-Audit ist ein objektives Diagnosesystem. Es
überprüft schnell und sicher Ihr Druckluftsystem nach
eventuell vorhandenen Schwachstellen und zeigt
Energieeinsparpotenziale auf.
10

11. Ist-Analyse / Air-Audit
AIR-Audit – Flexibilität durch modularen Einsatz
Analyse des Druckluftbedarfs, Leckageprüfung
bestehend aus: mit Ultraschall-Detektor
- Volumenstrommessung - Dokumentation des Energie-
- Druckmessung einsparpotenzials pro Leckage
Energiemessung, Analyse Druckluftqualität:
bestehend aus: - Drucktaupunkt
- Gesamtenergiebedarf - Restölgehalt
der Kompressorinstallation - Partikel
- Energieverbrauch der - Drucklufttemperatur
einzelnen Komponenten
SPM-Schwingungsmessung
!
Durch das Air-Audit
Durch das Air-Audit
wird Ihr Systembetrieb
wird Ihr Systembetrieb
nicht beeinträchtigt!
nicht beeinträchtigt!
11

12. Die Air-Audit Vorteile
Einsparpotenzial von bis zu 30 %
der Energiekosten möglich
Steigerung der Effizienz
Verlängerung der Lebensdauer Ihrer
Druckluftausrüstung
Beurteilung von
Instandhaltungsmaßnahmen
Umfangreicher Analysebericht mit
detaillierter Erläuterung der Ist-Situation
und Vorschlägen zur Optimierung
Flexibilität des Audits durch
modularen Aufbau
Das Ergebnis: ein objektiver,
umfassender Maßnahmenplan
mit konkreten Lösungsvorschlägen
12

13. Bausteine aus einem Maßnahmenplan
Beseitigung von Leckagen
Einsatz von drehzahlgeregelten Kompressoren
Anbindung der Kompressoren an eine
übergeordnete Steuerung
Installation einer Wärmerückgewinnung
…
13

14. Kleine Ursache –
große Wirkung
Leckagen
14

15. Leckagen
Kleine Ursache – große Wirkung
15

16. Leckagen
Kleine Ursache – große Wirkung
Einer EU-Studie zufolge („Compressed Air Systems In The
European Union“) sind in 80 % aller Betriebe die Druckluft-
verteilsysteme das schwächste Glied innerhalb der
Drucklufttechnik.
Somit werden jährlich Tausende Euro an Energiekosten
im wahrsten Sinne des Wortes verblasen.
Leckageverluste betragen 10-30 % des erzeugten
Volumens
Leckagevolumenstrom steigt quadratisch zum Lochdurchmesser
Zusätzlicher
Energiebedarf
16

17. Die richtige Technologie
für Ihre Ansprüche
Drehzahlgeregelte
Kompressoren
17

18. Die richtige Technologie
für Ihre Ansprüche
Spezifische Energieaufnahme [J/l]
Scroll Drehzahn Schraube Turbo
18 kW 55 kW 750 kW
Volumenstrom [m3/min]
Durch die richtige Wahl der Verdichtungstechnologie
sparen Sie eine Menge Energiekosten!
18

19. Vergleich der Energieeffizienz
(Drehzahlregelung gegen Last-/Leerlauf)
Energieeinsparung von 38 %
19

20. Kostenmodell eines Kompressors über die
gesamte Lebensdauer
Energiebedarf
Installation
Wartung
Investition
Einsparung
LCC eines Standardkompressors LCC eines VSD Kompressors
Die richtige Wahl der Kompressortechnologie ist der einfachste Weg die
Kostenbilanz zu verbessern!
Drehzahlgeregelte Kompressoren sparen bis zu 35 % im Vergleich zu
Standardkompressoren!
20

21. Sichere und kostengünstige
Druckluft rund um die Uhr
Übergeordnete
Kompressorsteuerung
21

22. Warum ist eine
Kompressorregelung nötig?
Steuer- und Regelungsarten
Steuer- und Regelungsarten
Diskontinuierlich
Diskontinuierlich Kontinuierlich
Kontinuierlich
- Volllast-Leerlauf-Aussetz-Regelung - Drehzahländerung
- Volllast-Aussetz-Regelung - Ansaugdrosselregelung
(bei kleineren Kolben-
- Eintrittsleitapparat mit
kompressoren)
Dralldrossel (Turboregelung)
Möglichst hohe Auslastung der Kompressoren:
ZIEL! viele Laststunden – wenige Leerlaufstunden
22

23. Zentrale Druckmessung
vermeidet Kaskadeneffekt
Messung im Druckluftnetz –
Kaskadeneffekt wird vermieden
Druckband kann auf ≤ 0,5 bar
abgesenkt werden
Druckbandabsenkung von 1 bar
reduziert Energieaufnahme um 6–8 %
( )
Druckbandabsenkung von 1 bar
reduziert Leckagen um ~ 13 %
* Komp. 3
Komp. 4
Komp. 2
Komp. 1
DRUCKBANDKASKADE
LOKALE STEUERUNG
Netzdruck
ZENTRALE
STEUERUNG
Durchschnittsdruck Erforderlicher Mindestdruck
Zeit
HOHE KOSTEN NIEDRIGE KOSTEN
23

24. Druckluft ist wertvoll
Ein typisches Beispiel zur Reduzierung von Betriebskosten
Beispiel: Eine Installation mit 4 x 90 kW Kompressoren, läuft in einer Kaskade
80 % belastet – 10 Arbeitsstunden pro Tag, 5 Tage pro Woche,
47 Wochen pro Jahr
Betriebskosten ohne ES-Steuerung Betriebskosten mit ES-Steuerung
Typisches Druckband (Kaskade) 2 bar Typisches Druckband 0,5 bar
Energiekosten (Euro pro kWh) 0,1 Energiekosten (Euro pro kWh) 0,1
Leckageverlust 20 % Leckageverlust 18 %
Betriebskosten tagsüber 309 Euro Betriebskosten tagsüber 287 Euro
Betriebskosten nachts 94 Euro Betriebskosten nachts 0 Euro
Gesamtkosten pro Jahr 94.705 Euro Gesamtkosten pro Jahr 67.445 Euro
Kostenreduzierung von ca. 30 %
24

25. Vorteile einer
übergeordneten Steuerung
Ein sehr enges Druckband
Ein reduzierter Systemdruck
Erhebliche Einsparungen an Energie
Verbesserte Auslastung der
Kompressoren
Optimierung der Serviceintervalle
Verringerte Anzahl an Leerlaufstunden
Weitere Nutzung der Daten für
Telemonitoring möglich
Die Reduzierung des Druckes
um 1 bar bedeutet eine
Reduzierung von ca. 6–8 %
der Energieaufnahme.
25

26. Das Tüpfelchen
auf dem i
Wärmerückgewinnung
26

27. Wärmerückgewinnung –
das Tüpfelchen auf dem i
Heizen – in der Regel zeitweise Nutzung
Duschen Saisonale
und saisonal
Nutzung
Duschen – in der Regel zeitweise Nutzung
Prozesswasser – wie z. B. in der Textilfärberei -
Prozess-
kontinuierlicher Bedarf Kontinuierliche
wasser Nutzung
Prozess-Kesselspeisewasser – meist
kontinuierlich für die Dampferzeugung
Heizung
Durch den Einsatz einer Wärmerückgewinnung
sparen Sie Primärenergie.
27

28. Energierückgewinnung mit
Kompressoren
Nach-
kühler
28

29. Energiebilanz Wärmerückgewinnung bei
Kompressoren
7 By-pass Ventil 1 der WRG (BV1)
8 Wärmetauscher der WRG
12 Ölseparator
14 By-pass Ventil (BV2) im Ölfiltergehäuse
23 Ölkühler
24 Ölfilter
25 Verdichterstufe
29

30. Energiebilanz Wärmerückgewinnung bei
Kompressoren
30

31. Maßnahmen,
die greifen
Beispiele aus der Praxis
31

32. Praxisbeispiel
Zementwerk
Ausgangssituation
Ausgangssituation
Einsatz der Druckluft als Förderluft für zwei Sendebehälter
– Zement wird mit 3 bis 4 bar aus den Silos getrieben
Schwankender Volumenstrombedarf innerhalb der Produktionswoche
– Zwischen 0 und 1.300 l/s = 78 m³/min
Einsatz zweier alter Drehschieberverdichter (Last-/Leerlaufregelung)
mit Wasserkühlung
– Einfache Wartung – aber hoher Verschleiß
– Hohe Wartungs- und Betriebskosten
32

33. Praxisbeispiel
Zementwerk
Lösung
Lösung
Durchführung eines Air-Audits
Einsatz zweier öleingespritzter Kompressoren mit Drehzahlregelung
und Luftkühlung in einem Druckluftnetz
Installation einer übergeordneten ES-Steuerung
33

34. Praxisbeispiel
Zementwerk
Ergebnis
Ergebnis
Energieersparnis durch drehzahlgeregelte Kompressoren
– 29 % Ersparnis gegenüber Last-/Leerlaufregelung
– 22.828 Euro/Jahr*
Reduzierung des Netzdruckes um 0,5 bar
– 2.628 Euro/Jahr*
Zusätzlich 283 Tonnen CO2-Reduktion/Jahr*2
„Ist der Sendebehälter leer, senkt die Steuerung die Drehzahl auf null,
womit auch der Energieverbrauch des Kompressors gleich null ist.“
* Bei einem angenommenen Strompreis von 0,05 Euro/52 Arbeitswochen.
*2 1.000 kWh elektrische Leistung erzeugen einen durchschnittlichen CO2-Ausstoß von ca. 0,62 Tonnen (Strommix).
34

35. Praxisbeispiel
chemische Industrie
Ausgangssituation
Ausgangssituation
Die Druckluft wird zur Granulation von Zusatzstoffen für die
chemische Industrie eingesetzt
Steigerung der Produktion, Anlagen laufen 365 Tage/Jahr ->
Überarbeitung der Druckluftstation
Trocknung des Granulats -> 50.000 m³/h heiße Luft werden je Anlage
benötigt – pro Linie 2,5 MW Heizleistung installiert
Fünf verschiedene Druckluftnetze neben den Förderanlagen
Die Druckluft muss trocken und ölfrei sein
35

36. Praxisbeispiel
chemische Industrie
Lösung
Lösung
Vier drehzahlgeregelte Schrauben-
kompressoren – ölfrei verdichtend mit
zusammen 640 kW Leistung
Installation von Adsorptionstrocknern des
Typs MD 400
– Diese benötigen keine separate Fremdenergie
- Das Trocknungsmittel wird über die Verdichter-
wärme regeneriert
Installation einer Wärmerückgewinnung
Anbindung der Daten der Druckluftstation
an den internen Leitstand
36

37. Praxisbeispiel
chemische Industrie
Ergebnis
Ergebnis
Bereitstellung von bis zu 500 kW Heizleistung
(durchschnittlich 400 kW)
80 ° heißes Prozesswasser zum Vorwärmen der Trockn ungsluft
C
Garantiert ölfreie Druckluft gemäß ISO 8573-1 Klasse 0
Kein Fremdenergiebedarf, konstant negativer Taupunkt der Trockner,
dazu nahezu wartungsfrei
Energieersparnis von 182.500 Euro/Jahr
„Eine Kühlwassertemperatur von 80 ° senkt im Schni tt unsere
C
Energiekosten pro Tag um 500 Euro.“
37

38. Praxisbeispiel
Schmelzbetrieb – Niederdruckanwendung
Ausgangssituation
Ausgangssituation
Einsatz der Druckluft als Prozess- und Nachverbrennungsluft
Dreischichtbetrieb, rund um die Uhr
8.760 Betriebsstunden pro Jahr, Volumenstrom 7.000 m3/h
Umstieg vom Schachtschmelzofenverfahren auf
Badschmelzofenverfahren mit einem zweistufigen Turboverdichter
Aufgrund einer Regelung via Abblaseventil eine echte
“Energievernichtungsmaschine”
Bestehende “kleindimensionierte” Kompressorstation
38

39. Praxisbeispiel
Schmelzbetrieb – Niederdruckanwendung
Lösung
Lösung
Installation von sechs drehzahlgeregelten ZB-Turbokompressoren
– Vier ZB 160 VSD für die Prozessluft
Volumenstrom max. 3.350 Nm³ - bis zu 1,6 bar Überdruck
– Zwei ZB 100 VSD für die Nachverbrennungsluft
Volumenstrom max. 4.650 Nm³ - bis zu 0,8 bar Überdruck
Regelung durch übergeordnete Steuerung
– Volumenstrom geregelt
– An das Prozessleitsystem angeschlossen
Projektierung und Installation in einem Container
39

40. Praxisbeispiel
Schmelzbetrieb – Niederdruckanwendung
Ergebnis
Ergebnis
Kompakte Modulbauweise
– Installation und Lieferung in einem containerartigen Gehäuse
– In 14 Meter Höhe über der alten Anlage installiert
Geringer Geräuschpegel
– 67 dB(A) für einen ZB 100 VSD
Verschleißarmer, ölfreier Betrieb
Drastische Energieeinsparungen
Zusätzlich 3.700 Tonnen CO2-Reduktion/Jahr*
„500.000 bis 600.000 Euro an Energiekosten sparen wir pro Jahr
mit unserer neuen Druckluftstation.“
* 1.000 kWh elektrische Leistung erzeugen einen durchschnittlichen CO2-Ausstoß von ca. 0,62 Tonnen (Strommix).
40

41. Komprimiertes
Energiesparwissen
Resümee
41

42. Maßnahmen zur Optimierung
Ihrer Druckluftanlage
Lassen Sie Ihre Druckluftstation regelmäßig überprüfen
Lassen Sie eine Bedarfsanalyse/Energiebilanz mit Simulation
von drehzahlgeregelten Kompressoren durchführen
(durch Fachfirma oder Kompressorhersteller)
Beseitigen Sie regelmäßig Leckagen
Reduzieren Sie die Leerlaufzeiten der Kompressoren
Eine übergeordnete Steuerung kann bares Geld sparen
Lassen Sie sich beraten
…
Sprechen Sie uns an
42

43. Wir bringen Produktivität.
43

44. 44