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Der Betriebsleiter 4/2016

Der Betriebsleiter 4/2016

DRUCKLUFTTECHNIK I

DRUCKLUFTTECHNIK I SPECIAL Effizienz rechnet sich n Energieeinsparung durch Druckluftnetz-Optimierung: 460 000 kW/h pro Jahr, d.h. 70 000 Euro pro Jahr n Amortisierung der Wärmerückgewinnung in weniger als einem halben Jahr n Reduzierung des Fernwärmeverbrauchs um 25 Prozent Keine Wärme geht mehr verloren Optimiertes Druckluftversorgungskonzept mit Wärmerückgewinnung bringt hohe Einsparungen Mit Kompressoren und Wärmerückgewinnungsmodulen von Atlas Copco hat die Thyssen-Krupp Presta Schönebeck GmbH ihre Druckluftversorgung optimiert. Mit dem Konzept kann die Verdichtungswärme fast vollständig in den Produktionskreislauf zurückgeführt werden. Im Fokus Effizienz Sicherheit Nachhaltigkeit Wir haben hier perfekte Voraussetzungen für die Wärmerückgewinnung – und wo sie noch nicht perfekt waren, haben wir sie perfekt gemacht“, erklärt Olaf Naupert, verantwortlich für das Energiemanagement der Thyssen-Krupp Presta Schönebeck GmbH. Zu den perfekten Voraussetzungen gehört bei dem Automobilzulieferer ein großer ganzjähriger Bedarf an Prozesswärme. Den gibt es seit 2009, als sich Naupert entschloss, die Waschmaschinen für die Reinigung der produzierten Metallteile sukzessive von elektrischer Beheizung auf Fernwärme umzustellen. „Ich habe mir die Frage gestellt, warum ich für 15,368 Cent pro Kilowattstunde elektrisch heizen soll, wenn ich für 9,5 Cent pro Kilowattstunde Fernwärme benutzen kann“, erinnert sich der Automatisierungstechniker. „Später kam die Idee dazu, die 9,5 Cent weiter zu reduzieren und Wärme selbst zu erzeugen.“ Im Schönebecker Werk fertigen mehr als 700 Mitarbeiter elektromechanische und hydraulische Lenkgetriebe für die Automobilindustrie. Die Einzelteile wie Ritzel, Steuerbuchsen, Drehschieber, Zahnstangen oder Kugelmuttern werden im Werk gedreht, gefräst, geschliffen, gehärtet und gereinigt. Sowohl für diese Fertigungsprozesse als auch für die anschließende Montage sind große Mengen an Druckluft erforderlich. Zwischen 400 und 1200 Liter pro Sekunde werden mit insgesamt zwölf öleingespritzten GA-Schraubenkompressoren von Atlas Copco erzeugt. Diese liegen im Leistungsbereich von 30 bis 90 Kilowatt, drei arbeiten mit variabler Drehzahl. Das Dutzend verteilt sich auf drei Kompressorenstationen und speist die Druckluft in ein gemeinsames Netz. „Ich steuere die Anlage mit vier verschiedenen Druckbändern zwischen 5,7 und 6,3 bar“, erklärt Naupert. „Normalerweise fahren wir mit 6,3 bar. Wenn das Werk im Energieverbrauch aber in eine Spitze läuft, kann ich den Druck vollautomatisiert reduzieren. Das ist eine 50 Der Betriebsleiter 4/2016

SPECIAL I DRUCKLUFTTECHNIK 01 Die GA-Kompressoren wurden im September 2014 mit externen ER-Wärmerückgewinnungseinheiten nachgerüstet. Bereits im Februar 2015 hatte sich die Maßnahme amortisiert ... Bewährte Messtechnik für Druckluft und Gase... der Maßnahmen, mit denen wir die Stromspitzen abfedern, denn ich muss ja im Prinzip meine höchste Monatsleistung bezahlen.“ Energieeinsparung durch Netzoptimierung Dass die Druckluft im Werk heute hocheffizient und sicher bereitgestellt wird, war jedoch kein Selbstläufer. „In unserer Druckluftversorgung steckt jede Menge Arbeit“, berichtet Naupert. „Im Oktober 2012 haben wir hier eine Fusion erlebt. Vorher gab es zwei Firmen auf dem Werksgelände: die Thyssen-Krupp Presta SteerTec Schönebeck GmbH und die BMB Steering Innovation GmbH.“ Zu diesem Zeitpunkt speisten zwölf Kompressoren in drei Netze, auf denen ungefähr der gleiche Betriebsdruck lag. Eine übergeordnete Steuerung war nicht vorhanden. „Im Moment der Fusion stand die Frage im Raum, ob wir in die Drucklufterzeugung investieren oder eher die Netze vereinigen“, beschreibt Naupert die damalige Diskussion. „Denn das eine Netz war wunderbar ausgebaut, hatte aber zu wenig Erzeugungsenergie. Das zweite Netz hatte wahnsinnig viel Erzeugungsenergie, aber zu kleine Leitungsquerschnitte.“ Aus dieser Situation heraus sei das erste große Projekt mit der Magdeburger Dr. Weigel Anlagenbau GmbH (WAB) entstanden, einem inzwischen langjährigen Partner der Schönebecker und Vertragshändler von Atlas Copco. „Wir haben für die Netzvereinigung etwa 30 000 Euro ausgegeben, hauptsächlich für Rohrleitungen“, rechnet Naupert. „Durch den bedarfsgerechten Ausbau der Leitungen, die Installation einer übergeordneten Steuerung ES 16 und die Einflussnahme auf die Druckbänder sparen wir aber auch gigantische Energiemengen ein, 02 Ist das Öl im Kompressor wärmer als das Wasser des Heizungsrücklaufs, fördert eine Pumpe das rücklaufende Heizungswasser zum Wärmetauscher des ER-Aggregats. So wird das Wasser für die Heizung vorgewärmt. Dadurch wird weniger Fernwärme benötigt nämlich über 460 000 Kilowattstunden oder 70 000 Euro pro Jahr.“ Wärmerückgewinnung sehr schnell amortisiert Dazu addieren sich seit Herbst 2014 die Einsparungen durch die Wärmerückgewinnung. Zurzeit sind im Werk sieben Waschmaschinen und eine große Hallenlüftung ans Fernwärme-Abwärme-Netz angeschlossen. Zehn weitere Waschmaschinen sollen folgen. „Unser Temperaturniveau in den Bädern beträgt 60°C, und diese Temperatur kann ich auch mit Fernwärme erzeugen“, beschreibt Naupert die Voraussetzung für die Umstellung. „Die elektrische Heizspirale im Becken muss nur durch eine hydraulische ausgetauscht werden.“ Der Aufwand sei gering: In der Regel reichten 8000 Euro pro Maschine, die sich von allein gegenfinanzieren. „Pro Kilowattstunde erspart uns die Umrüstung von Elektro auf Fernwärme 6 Cent, die Wärmerückgewinnung im Schnitt weitere 2 bis 3,5 Cent. Wir haben am 10. September 2014 an den ersten vier Kompressoren die Wärmerückgewinnung in Betrieb genommen“, berichtet Naupert. „Die Gesamtkosten dafür lagen ohne Eigenleistung bei 36 500 Euro, und am 20. Februar 2015 war der Stichtag für die Amortisation.“ Fernwärmeverbrauch sinkt deutlich Im ersten Projektabschnitt hat die WAB zwei GA-30-FF-Kompressoren – beide mit fester Drehzahl – sowie einen drehzahlgeregelten GA 30 VSD FF jeweils mit einer Energierückgewinnungseinheit ER-S1 von Atlas Copco ausgestattet. Ein vierter GA 55 liefert seine Abwärme über ein größeres ER-S2-Modul an die Heizungsanlage des Unternehmens. Der zweite Projektabschnitt wurde pünktlich zu Weihnachten 2014 fertiggestellt. Zwei GA-90-FF-Kompressoren wurden mit einer integrierten Wärmerückgewinnung ausgerüstet und an den Heizungsrücklauf angeschlossen. Projektabschnitt 3 wurde im ersten Quartal 2015 abgeschlossen – wiederum mit drei ER-S2-Einheiten, die die Abwärme aus drei GA 55 FF nutzbar machen. Wie viel der benötigten Wärme in Zukunft über die Wärmerückgewinnung zur Verfügung gestellt wird, lässt sich laut Naupert nicht pauschal sagen. „Das ist in jedem Monat anders, denn diese Zahlen hängen von der Außentemperatur ab“, erklärt der Energiemanager. „Aber übers Jahr gesehen erzeugen wir jetzt 25 Prozent der Wärme selbst.“ www.atlascopco.de Neue Durchflusssensoren VA 550/570 • für anspruchsvolle Industrieanwendungen • ATEX-Zulassung • DVGW-Zulassung • Modbus-Schnittstelle VA 500/520 Serie • Nachfolger der erfolgreichen Serie VA 400/420 • Größeres Display zeigt m³/h und m³ an • Modbus-Schnittstelle Druckluftqualität • Restöl- und Partikel-, Restfeuchtemessung nach ISO 8573-1 Leckage • Leckageortung aus mehreren Metern Entfernung mit dem LD 400 CS InStrumentS GmbH info@cs-instruments.com www.cs-instruments.de

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