Druckluftinstallationen: Bei der Energieeffizienz ist meist noch viel Luft nach oben

23.03.2015 |  Von  |  Maschinen
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Druckluftinstallationen: Bei der Energieeffizienz ist meist noch viel Luft nach oben
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In vielen Werkstätten und Handwerksbetrieben kommen Druckluftwerkzeuge zum Einsatz. Die entsprechenden Installationen sind von Natur aus nicht gerade Energiesparer. Trotzdem machen sie sich bei der täglichen Arbeit in vielerlei Hinsicht bezahlt – sofern sie optimal funktionieren und wirtschaftlich arbeiten. 

Sorgfältige Planung und regelmässige Wartung helfen, das Energiesparpotenzial von Druckluft voll auszuschöpfen. So können Betriebe jede Menge Geld sparen und leisten gleichzeitig einen wertvollen Beitrag zum Klimaschutz.

Druckluft ist stark und praktisch, aber nicht billig

Beim Einsatz von Druckluft wird viel Kraft frei, aber dabei geht auch viel Energie verloren. Von der elektrischen Energie, die im Kompressor eingesetzt wird, kommen nur noch etwa 20 % am Druckluftwerkzeug an, wo sie in mechanische Arbeit umgewandelt werden. Den grössten Teil der Energie, rund 80 bis 90 %, wandelt der Motor des Kompressors in Wärme um. Diese Wärme kann auch weiter genutzt werden, etwa zur Erwärmung der Raumluft, des Wassers für eine Warmwasserheizung oder des Brauchwassers. Allerdings lohnt sich die gezielte Wärmerückgewinnung üblicherweise erst bei grösseren Druckluftinstallationen (ab 11 kW).

Als Energieform ist Druckluft wesentlich teurer als Elektromechanik und Hydraulik. Da jedoch auch in elektrischen Motoren und hydraulischen Pumpen Energie verloren geht und hierbei ausserdem keine Möglichkeit der Wärmerückgewinnung besteht, ist der Unterschied nicht so gross, wie die Zahlen auf den ersten Blick vermuten lassen. Unterm Strich müssen für die Arbeit mit Druckluft 20 bis 30 % mehr Energie eingesetzt werden.

Schon allein darum sollten Druckluftwerkzeuge vor allem in Bereichen eingesetzt werden, wo ihre Vorteile (Handlichkeit durch geringere Abmessungen, Leichtigkeit, Explosionssicherheit) den Energienachteil wettmachen bzw. überrunden. Ob ein Betrieb ausschliesslich mit Druckluftwerkzeugen oder mit mehreren Energieformen arbeitet, sollte schon bei der Planung berücksichtigt werden – gegebenenfalls durch das Freihalten von Möglichkeiten zur späteren Änderung oder Erweiterung. Umsicht bei der Werkstattplanung bzw. Wahl der Betriebseinrichtung ist auch hier ein wichtiger Kostenfaktor und auch aus klimatechnischen Erwägungen wünschenswert.

Wo geht die Energie verloren?

Die meisten Energieverluste bei Druckluftsystemen entstehen durch Leckagen im Leitungssystem und durch Druckabfall in den Leitungen. Das ist natürlich auch mit gewissen Leistungseinbussen bei den Druckluftwerkzeugen verbunden, doch die bleiben bei der Arbeit oft sehr lange unbemerkt. Für gewöhnlich wird versucht, sie durch einen höheren Druck auf der Leitung für die Anwender auszugleichen. Doch jedes zusätzliche Bar, um das der Druck gesteigert wird, verursacht einen Anstieg des Energieverbrauchs um 5 bis 10 %. Und der ständig erhöhte Energieverbrauch kann die Betriebskosten erheblich in die Höhe treiben.

Viele Betriebe sind mit überdimensionierten Kompressoren ausgestattet. Oft kennen die Verantwortlichen den tatsächlichen Betriebsbedarf nicht oder nehmen Einstellungen nach Bauchgefühl vor. Durch genaue Bedarfsermittlung und Anpassungen im System könnten sie viel Geld sparen und umweltfreundlicher arbeiten.

Wird Druckluft nur zeitweise oder mit geringem Leistungsbedarf genutzt, sind Kolbenkompressoren die beste Wahl zum Stromsparen. Denn sie arbeiten nur, wenn gerade auch Druckluft benötigt wird. Ist der Luftbehälter voll, laufen sie nicht im Leerlauf weiter, sondern schalten sich ab.

Schraubenkompressoren sind geeignet, wenn zum Arbeiten mehr als ein Kubikmeter Luft pro Minute benötigt wird und/oder der Kompressor unter Dauerlast betrieben wird. Diese Modelle verbrauchen auch im Leerlauf Strom.

Um unnötige Energiekosten zu vermeiden, sollte der Kompressor grundsätzlich so klein wie möglich gewählt werden. Wer einen neuen Kompressor anschaffen will, sollte vorher prüfen, ob das restliche System optimal ausgelegt ist. Oft reicht nach dem Optimieren der Leitungen ein kleinerer Kompressor für die gleiche oder eine bessere Werkzeugleistung aus.


Druckluft ist stark und praktisch, aber nicht billig (Bild: © Baloncici - shutterstock.com)

Druckluft ist stark und praktisch, aber nicht billig (Bild: © Baloncici – shutterstock.com)


Von Luftlöchern und langen Leitungen

Manche Druckluftanlagen gleichen bei näherer Betrachtung einem kunstvollen Flickwerk, das Geschichten erzählen kann. Viele ältere Systeme entstanden ohne klares Konzept und wurden seither mehrfach angepasst – je nach Bedarf, Marktlage und finanziellen Möglichkeiten des Betreibers. Bei der Wartung wird oft nur das Nötigste erledigt und somit an einer beliebten falschen Stelle gespart.

Leckagen sind echte Energiefresser. Schon ein Loch mit einem Millimeter Durchmesser kostet im Jahr mehr als CHF 200. Klassischerweise entstehen die undichten Stellen an:

  • abgenutzten oder unpassenden Armaturen, Flansch- und Schraubverbindungen
  • spröde gewordenen Schläuchen,
  • fehlerhaft installierten oder kaputten Filtern, Trocknern etc.,
  • korrodierten Leitungen sowie
  • im Inneren des Kompressors.

Wenn das System ungünstig verlegt ist, geht auf dem Weg vom Kompressor zum Werkzeug bereits viel mehr Druck verloren, als nötig wäre. Hohe Druckverluste in der Leitung sind charakteristisch für ungeplante, dynamisch gewachsene und improvisierte Systeme sowie bei Notlösungen aller Art. Zu den häufigsten Ursachen gehören:

  • Leitungen und Schläuche mit zu kleinen Querschnitten
  • Verwinkelungen und Verjüngungen im Leitungssystem
  • verknotete, verschlungene oder verwickelte Schläuche
  • zu lange Schläuche (v. a. zu lange Spiralschläuche)
  • Flick- bzw. Reparaturstellen mit zu engen Zwischenstücken
  • grosse Anzahl von Engstellen, Zwischenstücken etc.
  • Druckabfall zwischen dem Abgang von der Hauptleitung und dem Werkzeug

Der Kompressor ist am fleissigsten, wenn er es gemütlich hat

Die Umgebungsbedingungen der Druckluftinstallation beeinflussen in hohem Mass deren Wirtschaftlichkeit. Der Kompressor, Herz- und Kernstück jeder Druckluftinstallation, arbeitet optimal, wenn die Temperatur der angesaugten Luft zwischen 10 und 20 °C liegt. Steigt sie über 35 °C, wird der Kompressor zu warm und kann dadurch auf Dauer Schaden nehmen. Sinkt sie auf unter 4 °C, wächst das Risiko, dass die Steuer- und Kondensatleitungen zufrieren.

Zudem muss die angesaugte Luft trocken und sauber sein. Schmutzpartikel in den Leitungen gefährden die Betriebssicherheit der Installation und erhöhen die Wartungs- und Energiekosten. Der Raum, in dem der Kompressor arbeitet, braucht eine gute und ausreichende Belüftung und eine Möglichkeit zur Abführung der Motorabwärme – egal, ob diese im Betrieb weiter genutzt wird oder nicht. Bei konstant günstigen Betriebsbedingungen lebt der Kompressor länger und kann dauerhaft seine beste Leistung bringen.

Energie- und kostensparende Wärmerückgewinnung lässt sich übrigens schon mit einfachen Mitteln realisieren, indem die Warmluft über ein Klappensystem aus dem Kompressorraum hinausgeblasen wird – im Winter in die Halle und im Sommer ins Freie.

Fazit: Veränderungen der Druckluftanlage sorgsam planen

Schlechter Wartungszustand, fehlerhafte Installationen, falsche Dimensionierung  und Fehleinstellungen (z. B. Druckniveau) sorgen dafür, dass viele Druckluftanlagen nicht wirtschaftlich arbeiten. Optimierungen dienen nicht nur dem Klimaschutz, sondern senken langfristig die Energie-, Investitions- und Personalkosten. Zudem vermindern sie das Risiko von defektbedingten Betriebsausfällen, die üblicherweise eine Vielzahl unangenehmer Konsequenzen nach sich ziehen.



Bei geplanten Veränderungen an der Druckluftinstallation sollte stets die gesamte Anlage betrachtet werden. Ausserdem müssen die Änderungen in der richtigen Reihenfolge umgesetzt werden, damit sie insgesamt zur grösstmöglichen Verbesserung der Wirtschaftlichkeit führen: Zuerst kommen alle Massnahmen zur Bedarfssenkung, dann wird die Druckluftanlage auf den niedrigeren Bedarf optimiert.

 

Oberstes Bild: © Kzenon – shutterstock.com

Über Christian Praetorius

Christian Praetorius, Jahrgang 1969, gelernter Controller und Logistiker mit jahrelanger Berufserfahrung. Seit 2012 gemeinsam mit seiner Frau Christine als freier Texter und Autor selbständig, erfolgreich und glücklich. Seine Kunden schätzen ihn für klare Worte, originelle Slogans und kreative Wortspiele ebenso wie für seine absolute Zuverlässigkeit und Kundenorientierung. Schreibt aus Berufung und mit Leidenschaft für die Sprache, die Botschaft und den Leser.


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