Optimierung einer Druckluftversorgung

Ein Druckluftmessgerät an einer großen Druckluftanlage
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Druckluftkompressoren werden für eine Vielzahl von Anwendungen im produzierenden Gewerbe eingesetzt und gehören somit zu den klassischen Querschnittstechnologien. Häufig bestehen Druckluftsysteme aus mehreren Kompressoren sowie einer Steuerung, welche die Leistung der Kompressoren bei verschiedenen Lastfällen im Betrieb regelt. Die Druckluft wird im Anschluss auf verschiedene Unternetze verteilt, welche je nach den angeschlossenen Verbrauchern bei unterschiedlich hohen Drücken betrieben werden. Dabei erzeugen die Kompressoren in der Regel zunächst ein zu hohes Druckniveau, welches in den einzelnen Unternetzen auf den jeweils notwendigen Druck reduziert werden muss. Darüber hinaus sind die Steuerungen häufig ungeeignet programmiert, sodass im Teillastbetrieb ein ständiger Wechsel der Kompressoren zwischen Last- und Leerlaufbetrieb stattfindet.

Optimierungspotenziale und mögliche Effizienzmaßnahmen

Ein wesentlicher Ansatzpunkt für Effizienzmaßnahmen ist somit der Austausch von alten Druckluftkompressoren durch hocheffiziente, optimal geregelte Kompressoren. Als weitere wirkungsvolle Optimierungsmaßnahme bietet sich die Aufteilung des Versorgungsnetzes in ein Hochdruck- und Niederdrucknetz an. Dadurch kann für jeden Verbraucher die Druckluft auf dem benötigten Niveau bedarfsgerecht erzeugt werden. In Kombination mit einer intelligenten übergeordneten Steuerung können die Kompressoren lastabhängig gefahren werden. Durch die optimierte Betriebsweise wird der Stromverbrauch in der Folge stark reduziert sowie das ständige Takten zwischen Last- und Leerlaufbetrieb vermieden. Für eine weitere Effizienzsteigerung sollte bei der Drucklufterzeugung statt Raumluft kühle Außenluft angesaugt werden, da so die bei der Kompression entstehende Wärme und damit der Kühlbedarf im Kompressorraum reduziert werden.

Projektidee

Das für eine Produktion verwendete Druckluftsystem besteht aus mehreren Kompressoren sowie einer übergeordneten Steuerung und weist aktuell einen Stromverbrauch von 1.600 MWh im Jahr auf. Im Projekt sollen die bisherigen Kompressoren ausgetauscht, eine Außenluftzufuhr installiert sowie ein neues Druckluftnetz mit jeweils angepassten Druckniveaus aufgebaut werden.

Kosten für die Umsetzung:

  • Investitionskosten für die Effizienzsteigerung der Drucklufterzeugung und -verteilung (Kosten für die hocheffizienten, regelbaren Kompressoren, die neue Außenluftzuführung sowie für das neue Druckluftnetz) von rund 114.000 €,
  • Investitionsnebenkosten (für Installation, Messtechnik und Inbetriebnahme) in Höhe von 21.000 €
  • und damit in Summe Investitionsgesamtkosten in Höhe von 135.000 €.

Von diesen Kosten können bei STEP up! maximal 30 %, d.h. max. 40.500 €, gefördert werden. Die tatsächliche Höhe der jeweils förderfähigen Kosten hängt letztlich davon ab, ob es sich bei der Maßnahme um eine vorgezogene Ersatzinvestition, eine Zusatzinvestition oder eine Erneuerungsinvestition handelt. Ausführliche Hinweise zu den Investitionstypen finden sich im Merkblatt "Allgemeine Hinweise zur Antragstellung in STEP up!", welches unter "Teilnehmen" und "Ausschreibungsrunden" auf der STEP up!-Webseite zu finden ist.

Grundlegende Kriterien für eine Förderung durch STEP up! sind, dass die Maßnahme sich erst nach mehr als drei Jahren amortisiert und der sogenannte „Kosten-Nutzen-Wert“ von maximal 0,10 €/kWh nicht überschritten wird.

Durch die Umsetzung aller beschriebenen Maßnahmen können jährlich 150 MWh eingespart werden. Bei einer Lebensdauer von zehn Jahren ergibt sich somit eine Stromeinsparung von 1.500 MWh. Bei einem angenommenen Strompreis von 0,15 €/kWh amortisiert sich die Effizienzmaßnahme ohne Förderung nach sechs Jahren, mit maximaler Förderung bereits nach knapp vier Jahren.

Der Kosten-Nutzen-Wert der Maßnahme ergibt sich aus dem Quotienten der beantragten Fördersumme (Kosten) und der Stromverbrauchseinsparung über die gesamte Nutzungsdauer der Technik (Nutzen). In der vorliegenden Projektidee liegt der Kosten-Nutzen-Wert bei 0,027 €/kWh und damit unterhalb des bei STEP up! zugelassenen Grenzwertes von 0,1 €/kWh.