Effizienz der Druckluftversorgung: Messen, beheben und Erfolge sichern

Die Effizienz der Druckluftversorgung wird selten allein durch den Kompressor eingeschränkt. In den meisten Anlagen liegen die tatsächlichen Verluste in Leckagen, überhöhtem Druck, instabiler Regelung und schlechter Luftqualität begründet. Der schnellste Weg zu Einsparungen ist ein Ansatz, bei dem die Messung im Vordergrund steht und der m³_n/h in kW, damit Sie Maßnahmen priorisieren können, die sich innerhalb weniger Monate amortisieren. Wenn Sie bereits nach ISO 50001 arbeiten, ist dies zudem der einfachste Weg, um Versorgungsleistungen in aussagekräftige Energieeffizienzindikatoren (EnPIs) umzuwandeln.

Beginnen Sie mit der Planung einer Energieüberwachung, die sowohl die Nachfrageseite als auch die Angebotsseite abdeckt. Wenn Sie Verbrauch, Druck und Kompressorleistung auf einer Zeitachse sehen können, werden Verschwendung und die Wirtschaftlichkeit des Vorhabens deutlich.

Effizienz bei der Druckluftversorgung: Warum sie in kWh und Betriebszeit eine Rolle spielt

Druckluft ist eine der teuersten Versorgungsleistungen Energieeinheit, die bis zum Verbrauchsort geliefert wird. Deshalb machen sich schon kleine Ineffizienzen bei einem Produktionsbetrieb mit 8000 Betriebsstunden pro Jahr schnell bemerkbar. In der Praxis können viele Industriebetriebe durch strukturierte Messungen und gezielte Maßnahmen eine Effizienzsteigerung von 10 bis 20 % erzielen.

Das Einsparpotenzial variiert je nach Standort. Ein realistischer Rahmen für die Gesamtkostensenkung liegt oft bei 10 bis 50 %, abhängig vom Ausmaß der Leckagen, der Druckstrategie, der Kompressorsteuerung und der Stabilität des Bedarfs. Entscheidend ist, die Erkenntnisse in Maßnahmen umzusetzen, die den Energieverbrauch senken, ohne Druckverluste zu verursachen, die zu Ausschuss oder Ausfallzeiten führen könnten.

Für Energie- und Anlagenmanager sind zwei finanzielle Hebel von Bedeutung: die Senkung des spezifischen Energieverbrauchs (kWh/m³_n) und das Vermeiden ungeplanter Stillstände. Ein geringerer Bedarf führt zu einer Verringerung der Betriebsstunden des Kompressors. Eine bessere Druckstabilität verringert Fehlauslösungen und Qualitätsprobleme. Beide Vorteile lassen sich messen, wenn Durchfluss, Druck und Leistungsaufnahme gemeinsam erfasst werden.

Was soll gemessen werden und wo sollen die Sensoren angebracht werden?

Um die Druckluftversorgung zu optimieren, sollten Sie die Werte messen, die Sie beeinflussen können. Erfassen Sie zumindest den Durchfluss, den Druck und die Leistungsaufnahme des Kompressors. Erfassen Sie zusätzlich den Taupunkt, um die Luftfeuchtigkeit zu überwachen und so Probleme mit der Produktqualität sowie beispielsweise Korrosion zu vermeiden. Verwenden Sie normierte Durchflussgrößen (m³_n/h), damit Sie die Ergebnisse unter denselben Referenzbedingungen direkt miteinander vergleichen können.

Durchfluss (m³_n(/h, l/min): Installieren Sie einen Hauptzähler am Hauptverteiler hinter den Trocknern und Filtern, um den Gesamtbedarf der Anlage zu erfassen. Bringen Sie in Produktionsbereichen und Bereichen mit hohem Verbrauch (Verpackungslinien, Formgebung, Blasluft, pneumatischer Transport) Unterzähler an. Die Unterzähler ermöglichen eine Kostenverteilung und beschleunigen die Lecksuche, da Sie erkennen können, welcher Bereich die Grundlast verursacht.

Leistung (kW, kWh): Messen Sie jeden Kompressor mit einem Drehstrom-Leistungsmesser. Die Leistung allein reicht nicht aus. Der Durchfluss allein reicht nicht aus. Zusammen ergeben sie die spezifische Leistung (kW pro m³_n/Std.) und ermöglichen es Ihnen, die Verbesserung nach jeder Änderung zu quantifizieren.

Druck (bar(g)):Erfassen Sie den Druck am Sammler im Kompressorraum und am kritischsten Verbrauchsort. Die Differenz ergibt Ihren Verteilungsdruckabfall. Schon ein geringer Druckabfall kann höhere Sollwerte auslösen, was den Energieverbrauch erhöht. Überwachen Sie zudem kritische Wartungspunkte wie Filter, um einen starken Druckabfall an verstopften Filtern zu vermeiden.

Taupunkt (°C):Der Taupunkt gibt Aufschluss über die Trockenheit und die Leistung des Trockners. Ein schwankender Taupunkt kann auf Probleme mit dem Trockenmittel, Spülverluste oder einen defekten Kältetrockner hinweisen. Er unterstützt zudem die Einhaltung von Vorschriften in sensiblen Branchen wie der Lebensmittel- und Pharmaindustrie. Wenn Sie Beratung zum Thema Taupunkt benötigen, empfehlen wir Ihnen, dieses kostenlose Webinar zum Thema Taupunktanzusehen.

Massen- vs. Volumenstrom: Bei der Effizienzberechnung benötigt man den normierten (massenbezogenen) Durchfluss, da die Energie mit der Luftmenge korreliert und nicht mit dem komprimierten Volumen im Rohr. Normierter Durchfluss (m³_n(/h) gleicht die Auswirkungen von Betriebsdruck und Temperatur aus und sorgt für stabile Kennzahlen.

Sicherheitshinweis:Halten Sie stets die betrieblichen Sicherheitsvorschriften ein und entlasten Sie das System vor der Installation, es sei denn, Sie verwenden ein Hot-Tap-Werkzeug, das speziell für die Installation unter Druck ausgelegt ist.

Ein Schritt-für-Schritt-Plan: Bestandsaufnahme/Installation/Analyse/Maßnahmen/Überprüfung

Schritt 1 – Ausgangsbasis: Erfassen Sie Durchfluss, Druck und Kompressorleistung kontinuierlich. Erfassen Sie die Daten auch an Wochenenden und während geplanter Stillstandszeiten. So lassen sich die Grundlast und der durch Leckagen bedingte Bedarf ermitteln.

Schritt 2 – Installieren Sie die Messgeräte an den richtigen Stellen: Stellen Sie sicher,dass die Rohrleitungen gerade verlaufen, und vermeiden Sie Strömungsstörungen in der Nähe von Biegungen und Ventilen. Bringen Sie den Hauptdurchflussmesser dort an, wo er den Gesamtbedarf erfasst. Für detailliertere Einblicke in die Kompressorleistung empfiehlt es sich, am Auslass jedes einzelnen Kompressors einen Durchflussmesser anzubringen. Installieren Sie Leistungsmesser, um den Stromverbrauch der Kompressoren zu messen. Bringen Sie einen Drucksensor am kritischen Endverbraucher der Leitung an.

Schritt 3 – Daten in einer Ansicht bündeln: Messdaten in VPVision , damit Produktions-, Wartungs- und Energiemanager dieselben Trends erkennen können. Verwenden Sie Tags für Bereiche und Kompressoren, um die Berichterstellung für ISO 50001-Audits zu beschleunigen.

Schritt 4 – Analyse anhand einfacher Fragen:Einige Beispiele: Wie hoch ist der Mindestdurchfluss außerhalb der Produktionszeiten? Wie oft liegt der Druck über dem erforderlichen Wert? Laufen die Kompressoren über längere Zeiträume im Leerlauf? Steigt der Bedarf nach Schichtwechseln sprunghaft an?

Schritt 5 – Maßnahmen nach ROI-Reihenfolge durchführen:Beginnen Sie am Ende der Anlage. Beseitigen Sie künstliche Nachfragen. Beheben Sie zuerst die größten Leckagen. Beheben Sie Verteilungsengpässe und unsachgemäße Anwendungen wie das offene Ausblasen. Senken Sie dann den Druck auf sichere Weise. Arbeiten Sie sich bis zum Kompressorraum vor. Nach der Optimierung am Ende der Anlage optimieren Sie den Kompressorraum, beispielsweise die Kompressorsteuerung (Ablaufsteuerung, Ein- und Ausschalteinstellungen oder Drehzahlregelung).

Schritt 6 – Überprüfung und Sicherung der Einsparungen:Berechnen Sie die KPIs im ersten Monat wöchentlich neu. Gehen Sie anschließend zu monatlichen Überprüfungen mit Warnmeldungen bei Abweichungen über. Nachhaltige Einsparungen ergeben sich aus der Beibehaltung der neuen Basislinie, nicht aus einer einmaligen Prüfung.

3) Szenario zur Druckoptimierung: Wenn die Daten bestätigen, dass der Druck am Leitungsende stabil ist, können Sie den Sollwert des Sammelrohrs um z. B. 0,5 bar(g) senken. In vielen Anlagen lässt sich dadurch eine messbare Energieeinsparung und eine geringere Leckagerate erzielen, da der Leckagefluss mit steigendem Druck zunimmt. Verwenden Sie Ihre protokollierten kW- und m³_n/h, um den tatsächlichen Standort-Effekt zu überprüfen und Vermutungen zu vermeiden. Produktionsleistung und Stabilität sind entscheidend, aber vergessen Sie nicht, dass eine Druckreduzierung um 1 bar eine Energieeinsparung von 7 % bedeutet. Wenn Sie also Ihren Druck senken können, ist dies eine erhebliche Kostenersparnis.

Diese Art der ROI-Berechnung ist einfach, transparent und lässt sich der Finanzabteilung leicht erklären. Außerdem setzt sie ein klares Ziel: Zuerst die Grundlast senken, dann die Regelungseffizienz verbessern.

Kennzahlen, die verhindern, dass erzielte Verbesserungen wieder verloren gehen

Wählen Sie KPIs aus, die Sie automatisch berechnen und schnell überprüfen können. Ordnen Sie jedem KPI eine Korrekturmaßnahme und einen Verantwortlichen zu.

• Spezifische Energie (kWh/m³_n): KPI für den Primärwirkungsgrad; kontinuierlich und nach Betriebsart erfassen.
• Leckageanzeige (in % der Gesamtmenge):Verwenden Sie den Mindestdurchfluss außerhalb der Produktionszeiten als Referenzwert; verfolgen Sie dessen Entwicklung nach Leckagesuche. Achten Sie auf plötzliche Verbrauchsanstiege, da diese auf ein neues, großes Leck hindeuten könnten.
• Druckstabilität (bar(g)):Standardabweichung beim kritischen Anwender; Instabilität führt häufig zu Ausschuss und Betriebsunterbrechungen.
• Druckabfall (bar(g)):Sammler minus Endpunkt; ein steigender Druckabfall deutet auf verstopfte Filter oder zu kleine Rohrleitungen hin.
• Taupunkt (°C):Gewährleistet die Einhaltung der Luftqualitätsstandards und macht Ineffizienzen des Trockners oder Spülverluste sichtbar.

Für das ISO 50001-Dokument: Basiszeitraum, Produktionskontext und umgesetzte Änderungen. Verwenden Sie anschließend dieselben KPIs wie Ihre EnPIs und halten Sie diese für den Betrieb sichtbar.

Die Effizienz Ihrer Druckluftanlage lässt sich steigern, wenn Sie nicht mehr auf Vermutungen setzen, sondern eine Reihe gemeinsamer Kennzahlen verwalten: Durchfluss, Druck, Temperatur, Leistung und (falls relevant) Taupunkt. Ermitteln Sie einen Ausgangswert, führen Sie zunächst die Maßnahmen mit dem höchsten ROI durch und nutzen Sie anschließend KPIs, um Abweichungen zu verhindern. Wenn Sie Ihr nächstes Projekt schnell quantifizieren möchten, beginnen Sie mit VPInstruments und einem einfachen Überprüfungsrhythmus.

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