Stellschrauben für effiziente Druckluftverwendung · PDF fileKaeser Kompressoren GmbH / /...

Click here to load reader

  • date post

    12-Aug-2019
  • Category

    Documents

  • view

    214
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of Stellschrauben für effiziente Druckluftverwendung · PDF fileKaeser Kompressoren GmbH / /...

  •  Kaeser Kompressoren GmbH / www.kaeser.com / Seite 1

    Stellschrauben für effiziente Druckluftverwendung

    Von der Erzeugung über die Aufbereitung und Verteilung bis zum Verbraucher

    „Der richtige Dreh … … zum Energiesparen“

  •  Kaeser Kompressoren GmbH / www.kaeser.com / Seite 2 Druckluft im Betrieb effizient nutzen Peter Löhden

    1 Cent 5 Euro

    1 Euro 10 Euro

    Ca. 90 % der Anwender können diese Frage nicht beantworten.

    Kennen Sie die Kosten, um 1 m³ Druckluft zu erzeugen?

    Druckluft Der Energieträger für den universellen Einsatz

  •  Kaeser Kompressoren GmbH / www.kaeser.com / Seite 3 Druckluft im Betrieb effizient nutzen Peter Löhden

    Druckluftsysteme richtig betreiben Betrachtung des Gesamtsystems

    Falsch: Sich nur auf einzelne Komponenten der Druckluftstation konzentrieren – vor allem nur auf den Kompressor.

    Richtig: Das System als Ganzes betrachten.

  •  Kaeser Kompressoren GmbH / www.kaeser.com / Seite 4 Druckluft im Betrieb effizient nutzen Peter Löhden

    Kostenverteilung Kostenstruktur in optimierten Druckluftstationen

    Berechnungsbasis Stromkosten: 0,08 €/kWh Betriebsüberdruck: 7,5 bar Laufzeit: 5 Jahre Luftkühlung Zinssatz: 6 %

    Druckluftqualität: Öl 1 (nach ISO 8573-1) Staub 1 4.000 Bh, 20 m³/min Wasser 4Inbetriebnahme/Schulung

    Kondensataufbereitung gesamt

    Installationskosten/Steuerungsleittechnik

    Investitionskosten Aufbereitung

    Investitionskosten Kompressoren

    Wartungskosten Aufbereitung

    Wartungskosten Kompressoren

    Energiekosten Aufbereitung

    Energiekosten Kompressoren

  •  Kaeser Kompressoren GmbH / www.kaeser.com / Seite 5 Druckluft im Betrieb effizient nutzen Peter Löhden

    Druckluft- station

    Produktion

    Übersicht: Auffälligkeiten … … in Druckluftstationen und Produktionsräumen

  •  Kaeser Kompressoren GmbH / www.kaeser.com / Seite 6 Druckluft im Betrieb effizient nutzen Peter Löhden

    Einsparpotenziale von Druckluftstationen Wie lässt sich Energie einsparen?

    Energieanteil Kompressoren

    ca. 10 %

    ca. 10 %

    ca. 6 - 10 %

    ca. 2 %

    Weitere Einsparmöglichkeiten durch Wärmerückgewinnung

    optimierte Druckluft- und Kondensataufbereitung

    Optimierung der Bauteile (Motor, Kompressor, Kühler, Filter, Ventile)

    optimale Auslastung durch moderne Steuerungen im Kompressor und zur übergeordneten Koordination

    Leckagereduktion durch Sanierung des Druckluft- netzes und Absenkung des mittleren Betriebsdrucks

  •  Kaeser Kompressoren GmbH / www.kaeser.com / Seite 7

    Leckagereduktion durch Sanierung des Druckluftnetzes und Absenkung

    des mittleren Betriebsdrucks

    „Der richtige Dreh … … zum Energiesparen“

  •  Kaeser Kompressoren GmbH / www.kaeser.com / Seite 8

    Beispiel: Lochdurchmesser: 2 mm bedeutet einen Luftverlust von 0,257 m3/min bei 6 bar (ü)

    0,257 m3/min x 60 min/h = 15,42 m3/h 15,42 m3/h x 8.760 h/Jahr = 135.080 m3/a 135.080 m3/Jahr x (7 kW/(m³/min) / 60 (min/h)) x 0,15 €/kWh = 2.364.- €/Jahr

    Druckluft im Betrieb effizient nutzen Peter Löhden

    Leckagen reduzieren Leckage-Verluste kosten viel Geld

    0,065 0,257 1,03 2,31

    1 mm 2 mm 4 mm 6 mm

    0,46 1,80 7,21 16,17

    604,- 2.364,- 9.474,-

    21.247,-

    * Strompreis: 0,15 €/kWh Angenommene spezifische Leistung des Kompressors: 7 kW/(m³/min)

    Lochdurchmesser entsprechende

    Größe

    Luftverbrauch bei 6 bar (ü)

    m3/min

    Verlust

    kW €/Jahr*)

  •  Kaeser Kompressoren GmbH / www.kaeser.com / Seite 9 Druckluft im Betrieb effizient nutzen Peter Löhden

     Dem Leitungsverlauf folgend "horcht" man die Leitungen ab. Leckagegeräusche werden verstärkt, Leckstellen können so punktgenau geortet werden.

     Durch die Intensität kann die Größe der Leckage eingeschätzt werden. - Einzelleckage - Summenbildung

     Eine weitere Möglichkeit ist die Ermittlung der Leckagerate über die Messung durch Druckbehälter- Entleerungszeiten.

    Leckagen messen Detektion und Auswertung mit Ultraschall

  •  Kaeser Kompressoren GmbH / www.kaeser.com / Seite 10

    Druckabfall entsteht durch:  zu kleine Dimensionierung

    der Druckluftleitung

     nicht linearen Verlauf der Druckluftleitung

     Anschlüsse und Verbindungen

     Turbulenzen

     sehr lange Rohrleitung

     Reibung an den Wandungen

    Druckluft im Betrieb effizient nutzen Peter Löhden

    Druckabfall vermeiden … … im Rohrleitungsnetz

    Druckabfall vermindert die Leistung des Druckluftverbrauchers bzw. erhöht die Kosten der Drucklufterzeugung und damit der Produktion!

    % kW

    verfügbare Leistung

    Betriebsdruck bar (ü)

    6,0 100 3,0

    5,5 86 2,6

    5,0 74 2,2

    4,5 62 1,9

    4,0 52 1,6

    Leistungsverlust eines Werkzeugs durch Druckabfall

  •  Kaeser Kompressoren GmbH / www.kaeser.com / Seite 11

    Beispiel: V = 7 m3/min erfordert bei 6 bar (ü) 37 kW zur Erzeugung

    Bei 7 bar (ü) benötigt man ca. 6 % mehr Leistung = 2,2 kW mehr für die Erzeugung der Druckluft

    Mehrkosten: 2,2 kW x 0,15 €/kWh x 4.000 h/Jahr = 1.332.- €/Jahr

    Rohrleitungsnetz: Bei gut ausgelegten Druckluftnetzen rechnet man mit einem Druckabfall für das Rohrleitungsnetz von 0,1 bar.

    Betriebsdruck z. B. für Druckluftwerkzeuge 6 bar (ü)

    Druckluft im Betrieb effizient nutzen Peter Löhden

    Druckabfall vermeiden Kompensation des Druckabfalls durch Druckerhöhung ist teuer!

    Für niedrige Betriebsdrücke, z. B. 3 bar (ü), bedeutet ein Druckabfall von 0,1 bar jedoch einen relativ höheren Energieverlust als in einem 7-bar (ü)-Druckluftnetz.

  •  Kaeser Kompressoren GmbH / www.kaeser.com / Seite 12 Druckluft im Betrieb effizient nutzen Peter Löhden

    0

    0,2

    0,4

    0,6

    0,8

    1

    1,2

    20 40 60 80 100 120

    DN 40 DN 50

    Dimensionierung von Druckluftleitungen Mindestdurchmesser

    Richtige Dimensionierung nach:

     Durchfluss  Auslegungsdruck  Länge  Material

    Beispiel: 10 m³/min bei 7 bar

    Berechnung über die Toolbox im Internet unter:

    „Online Services“ auf www.kaeser.de oder www.kaeser.com

    Druckverlust in bar

    Leitungs- länge in m

  •  Kaeser Kompressoren GmbH / www.kaeser.com / Seite 13 Druckluft im Betrieb effizient nutzen Peter Löhden

     Leckagen reduzieren

     Druckverlust im Rohrsystem max. 1,5 % des Netzdrucks

     Rohrleitungen richtig dimensionieren (Druckabfall vermeiden)

    Zusammenfassung: Leckagereduktion durch Sanierung des Druckluftnetzes und Absenkung des mittleren Betriebsdrucks

  •  Kaeser Kompressoren GmbH / www.kaeser.com / Seite 14

    Optimale Auslastung durch moderne Steuerungen im Kompressor und zur

    übergeordneten Koordination

    „Der richtige Dreh … … zum Energiesparen“

  •  Kaeser Kompressoren GmbH / www.kaeser.com / Seite 15

    Optimale Auslastung von Kompressoren Interne und übergeordnete Steuerungen

    interne Steuerung übergeordnete Steuerung

    Druckluft im Betrieb effizient nutzen Peter Löhden

  •  Kaeser Kompressoren GmbH / www.kaeser.com / Seite 16 Druckluft im Betrieb effizient nutzen Peter Löhden

    Leistungsverluste eines Kompressors Interne Steuerung mit Last-/Leerlauf-Regelung

    Darstellung eines Schaltzyklus

    Schaltverluste

    (1) Motoranlauf (6-12 sec) (2) interner Druckaufbau (1-6 sec) (3) Entlüftung (10-15 sec)

    Regelverluste

    (4) Leerlauf (4-15 min)

    Last

    (1) (2) (3) (4)

    Pelektr

    t

  •  Kaeser Kompressoren GmbH / www.kaeser.com / Seite 17 Druckluft im Betrieb effizient nutzen

    Leistungsverluste eines Kompressors mit Frequenzregelung

    100 %

    t

    Leistungsaufnahme des Kompressors ohne Verluste

    Blockverluste

    FU-Verluste

    Liefermenge

    spezifische LeistungLeistung

    100 %

    t

    Liefermenge

    + 5 % FU-Verluste

    40 %

    80 %

    Block-Effizienzkurve

    energetisch optimaler SFC- Regelbereich

    Peter Löhden

  •  Kaeser Kompressoren GmbH / www.kaeser.com / Seite 18 Druckluft im Betrieb effizient nutzen Peter Löhden

    FU-Verluste und spezifische Verluste

    P/Pmax

    100 %

    20 %

    last-/leerlaufgesteuerte Anlagen

    tP/Pmax 100 %

    40 %

    t

    80%

    optimaler SFC-Arbeitsbereich

    Energiebedarf des dargestellten Zyklus in %

    Vergleich der Regelungen für Kompressoren Frequenzregelung und Last-/Leerlaufregelung im Teillastbetrieb

    V

  •  Kaeser Kompressoren GmbH / www.kaeser.com / Seite 19

    Übergeordnete Steuerungen Anlagenkonzepte:

    Druckluft im Betrieb effizient nutzen Peter Löhden

    16 m³/min + 16 m³/min Standby

    2 x 8 m³/min + 8 m³/min Standby

    2 x 4,5 m³/min + 8 m³/min + 8 m³/min Standby

    1,6-6,3 m³/min + 3,9 m³/min + 5,7 m³/min 5,7 m³/min Standby

    ~40%

    ~60%

    ~95%

    ~95%

    Volllast- anteil