Atlas Copco - Energierückgewinnung öleingespritzte Kompressoren
Atlas Copco Energieeffizienz - Bacht 2009
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Optimieren Sie Ihre Energiebilanz
Energieeffiziente Lösungen rund um Ihre Druckluftversorgu ng
Atlas Copco Kompressoren und Drucklufttechnik GmbH
Helmut Bacht
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� 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
Agenda
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Atlas Copco in Deutschlandstellt sich vor
Atlas Copco auf einen Blick
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Atlas Copco auf einen BlickStand 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:
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Energieeinsparunggeht uns alle an
Optimieren Sie Ihre Energiebilanz
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»Druckluft ist einwertvoller Energieträgerin der Industrie.«
Optimieren Sie Ihre EnergiebilanzEnergieeinsparungen gehen uns alle an
»Rund 27,5 Mrd. kWhkönnten jährlich durch den
Einsatz energieeffizienter elektrischer Antriebstechnik
in der Industrie ein-gespart werden.«
ZVEI Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e. V., Frankfurt am Main
»Die Steigerungder Energieeffizienz ist eine der besten Möglichkeiten,steigende Energiepreise zu kompensieren.«Christa Thoben,NRW-Wirtschaftsministerin
Die Wirtschaftslage und politische Abkommen wie das Kyoto Protokoll und dasKopenhagen-Abkommen bewegen uns zum
Handeln.
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� Bei Investitionsentscheidungenwerden die Anschaffungskostenhäufig überbewertet.
Fakt ist:Über den gesamten Lebenszykluseiner Anlage machen die Energiekostenca. 80 % der Gesamtkosten aus.
Was kostet Druckluft?Life Cycle Costs (LCC)/Total Costs of Ownership (TCO)
Energieeffizienz der Anlagebei Investitionsentscheidungen
in den Fokus stellen!
LCC eines Standardkompressors
77 %
12 %9 %
2 %
Wartung
Installation
Energiebedarf
Investition
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Machen Sie sich einvon Bild Ihrer Druckluft-anlage
Gewinnen Sie neue Einblickein Ihre Druckluftversorgung
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Machen Sie sich ein Bildvon Ihrer Druckluftanlage
� Katalogisierung der Druckluft-komponenten– Anzahl der Verbraucher
– Druckluftqualität
� Erstellung eines Katasters
� Auflistung der Druckluftverbrauchs-informationen
� …
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� 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.
Ist-Analyse / Air-AuditPrüfung der bestehenden Druckluftanlage auf Herz und N ieren
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Ist-Analyse / Air-AuditAIR-Audit – Flexibilität durch modularen Einsatz
� Analyse des Druckluftbedarfs,bestehend aus:- Volumenstrommessung- Druckmessung
� Energiemessung,bestehend aus:- Gesamtenergiebedarfder Kompressorinstallation
- Energieverbrauch dereinzelnen Komponenten
� Leckageprüfung mit Ultraschall-Detektor- Dokumentation des Energie-einsparpotenzials pro Leckage
� Analyse Druckluftqualität:- Drucktaupunkt- Restölgehalt- Partikel- Drucklufttemperatur
� SPM-Schwingungsmessung
Durch das Air-Auditwird Ihr Systembetriebnicht beeinträchtigt!
Durch das Air-Auditwird Ihr Systembetriebnicht beeinträchtigt! !
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Die Air-Audit Vorteile
Das Ergebnis: ein objektiver, umfassender Maßnahmenplan
mit konkreten Lösungsvorschlägen
� Einsparpotenzial von bis zu 30 %der Energiekosten möglich
� Steigerung der Effizienz
� Verlängerung der Lebensdauer IhrerDruckluftausrüstung
� Beurteilung von Instandhaltungsmaßnahmen
� Umfangreicher Analysebericht mit detaillierter Erläuterung der Ist-Situation und Vorschlägen zur Optimierung
� Flexibilität des Audits durchmodularen Aufbau
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Bausteine aus einem Maßnahmenplan
� Beseitigung von Leckagen
� Einsatz von drehzahlgeregelten Kompressoren
� Anbindung der Kompressoren an eine übergeordnete Steuerung
� Installation einer Wärmerückgewinnung
� …
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Leckagen
Kleine Ursache –große Wirkung
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LeckagenKleine Ursache – große Wirkung
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Zusätzlicher Energiebedarf
� Einer EU-Studie zufolge („Compressed Air Systems In TheEuropean 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
LeckagenKleine Ursache – große Wirkung
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DrehzahlgeregelteKompressoren
Die richtige Technologiefür Ihre Ansprüche
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Durch die richtige Wahl der Verdichtungstechnologiesparen Sie eine Menge Energiekosten!
18 kW 55 kW 750 kWSpe
zifis
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Ene
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e [J
/l]
Volumenstrom [m 3/min]
Die richtige Technologiefür Ihre Ansprüche
Scroll Drehzahn Schraube Turbo
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Vergleich der Energieeffizienz (Drehzahlregelung gegen Last-/Leerlauf)
Energieeinsparung von 38 %
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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!
LCC eines Standardkompressors
Investition
Installation
Wartung
Energiebedarf
Einsparung
Kostenmodell eines Kompressors über die gesamte Lebensdauer
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ÜbergeordneteKompressorsteuerung
Sichere und kostengünstigeDruckluft rund um die Uhr
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Warum ist eineKompressorregelung nötig?
ZIEL! Möglichst hohe Auslastung der Kompressoren:viele Laststunden – wenige Leerlaufstunden
DiskontinuierlichDiskontinuierlich KontinuierlichKontinuierlich
- Volllast-Leerlauf-Aussetz-Regelung
- Volllast-Aussetz-Regelung(bei kleineren Kolben-kompressoren)
- Drehzahländerung
- Ansaugdrosselregelung
- Eintrittsleitapparat mitDralldrossel (Turboregelung)
Steuer- und RegelungsartenSteuer- und Regelungsarten
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Zentrale Druckmessung vermeidet Kaskadeneffekt
Net
zdru
ck
Zeit
LOKALE STEUERUNG
ZENTRALE STEUERUNG
Durchschnittsdruck Erforderlicher Mindestdruck
HOHE KOSTEN NIEDRIGE KOSTEN
DRUCKBANDKASKADE
Komp. 1Komp. 2
Komp. 3Komp. 4
( )*
� Messung im Druckluftnetz –Kaskadeneffekt wird vermieden
� Druckband kann auf ≤ 0,5 barabgesenkt werden
� Druckbandabsenkung von 1 barreduziert Energieaufnahme um 6–8 %
� Druckbandabsenkung von 1 barreduziert Leckagen um ~ 13 %
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94.705 EuroGesamtkosten pro Jahr
94 EuroBetriebskosten nachts
309 EuroBetriebskosten tagsüber
20 %Leckageverlust
0,1Energiekosten (Euro pro kWh)
2 barTypisches Druckband (Kaskade)
Betriebskosten ohne ES-Steuerung
Druckluft ist wertvollEin typisches Beispiel zur Reduzierung von Betriebskos ten
Eine Installation mit 4 x 90 kW Kompressoren, läuft in einer Kaskade80 % belastet – 10 Arbeitsstunden pro Tag, 5 Tage pro Woche, 47 Wochen pro Jahr
Beispiel:
67.445 EuroGesamtkosten pro Jahr
0 EuroBetriebskosten nachts
287 Euro Betriebskosten tagsüber
18 %Leckageverlust
0,1Energiekosten (Euro pro kWh)
0,5 barTypisches Druckband
Betriebskosten mit ES-Steuerung
Kostenreduzierung von ca. 30 %
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� Verbesserte Auslastung der Kompressoren
� Erhebliche Einsparungen an Energie
� Ein sehr enges Druckband
Vorteile einer übergeordneten Steuerung
Die Reduzierung des Druckesum 1 bar bedeutet eine
Reduzierung von ca. 6–8 %der Energieaufnahme.
� Ein reduzierter Systemdruck
� Optimierung der Serviceintervalle
� Verringerte Anzahl an Leerlaufstunden
� Weitere Nutzung der Daten für Telemonitoring möglich
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Wärmerückgewinnung
Das Tüpfelchen auf dem i
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Heizung
Duschen
Prozess-
wasser
Heizung
Duschen
Prozess-
wasser
Wärmerückgewinnung –das Tüpfelchen auf dem i
� Heizen – in der Regel zeitweise Nutzungund saisonal
� Duschen – in der Regel zeitweise Nutzung
SaisonaleNutzung
Kontinuierliche Nutzung
� Prozesswasser – wie z. B. in der Textilfärberei -kontinuierlicher Bedarf
� Prozess-Kesselspeisewasser – meist kontinuierlich für die Dampferzeugung
Durch den Einsatz einer Wärmerückgewinnung sparen Sie Primärenergie.
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Nach-kühler
Energierückgewinnung mit Kompressoren
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Energiebilanz Wärmerückgewinnung bei Kompressoren
7 By-pass Ventil 1 der WRG (BV1)8 Wärmetauscher der WRG12 Ölseparator14 By-pass Ventil (BV2) im Ölfiltergehäuse23 Ölkühler24 Ölfilter25 Verdichterstufe
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Energiebilanz Wärmerückgewinnung bei Kompressoren
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Beispiele aus der Praxis
Maßnahmen, die greifen
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PraxisbeispielZementwerk
� 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
AusgangssituationAusgangssituation
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PraxisbeispielZementwerk
LösungLösung
� Durchführung eines Air-Audits
� Einsatz zweier öleingespritzter Kompressoren mit Drehzahlregelung und Luftkühlung in einem Druckluftnetz
� Installation einer übergeordneten ES-Steuerung
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PraxisbeispielZementwerk
� ErgebnisErgebnis
� 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
* 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).
„Ist der Sendebehälter leer, senkt die Steuerung di e Drehzahl auf null, womit auch der Energieverbrauch des Kompressors gle ich null ist.“
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Praxisbeispielchemische Industrie
� 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
AusgangssituationAusgangssituation
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Praxisbeispielchemische Industrie
� 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
LösungLösung
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Praxisbeispielchemische Industrie
� Bereitstellung von bis zu 500 kW Heizleistung (durchschnittlich 400 kW)
� 80 °C heißes Prozesswasser zum Vorwärmen der Trockn ungsluft
� 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
ErgebnisErgebnis
„Eine Kühlwassertemperatur von 80 °C senkt im Schni tt unsereEnergiekosten pro Tag um 500 Euro.“
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� 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
AusgangssituationAusgangssituation
PraxisbeispielSchmelzbetrieb – Niederdruckanwendung
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� 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
LösungLösung
PraxisbeispielSchmelzbetrieb – Niederdruckanwendung
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� 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*
ErgebnisErgebnis
PraxisbeispielSchmelzbetrieb – Niederdruckanwendung
„500.000 bis 600.000 Euro an Energiekosten sparen w ir pro Jahrmit unserer neuen Druckluftstation.“
* 1.000 kWh elektrische Leistung erzeugen einen durchschnittlichen CO2-Ausstoß von ca. 0,62 Tonnen (Strommix).
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Resümee
KomprimiertesEnergiesparwissen
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� 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
Maßnahmen zur Optimierung Ihrer Druckluftanlage
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Wir bringen Produktivität.
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