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Drehzahlgeregelter Kompressor erwirtschaftet seine Investitionskosten allein durch gesparte Energie

2007-07-19

Druckluft zum Fördern, Blasen, Impfen, Putzen

Die Gießerei Gienanth setzt Druckluft zum Fördern von Sand und Stäuben ein, zum Abblasen der Formen und Teile, dem Impfen des Flüssigeisens sowie zum Putzen der fertigen Produkte. Produziert wird die Luft unter anderem von einem drehzahlgeregelten Kompressor, dessen Investition sich allein durch die eingesparte Energie in nur vier Jahren rechnet.



Die deutschen Gießereien sind im internationalen Wettbewerb erfolgreich: „Von 1993 bis 2006 ist der Ausstoß an Eisenguss von 2,8 Millionen Tonnen auf 4,5 Millionen Tonnen gestiegen", freut sich Dr. Julius Veit, Geschäftsführer der Gebrüder Gienanth-Eisenberg GmbH im pfälzischen Eisenberg. Auf die Frage nach den Ursachen braucht er nicht lange zu überlegen: „Qualifizierte Mitarbeiter, die eine gute Ausbildung in deutschen Betrieben genossen haben, und ein exzellentes Netzwerk für die Branche", zählt er auf. Speziell hebt er die Ausbildung an den hiesigen Hoch- und Fachschulen hervor und die Gegenwart zuliefernder Unternehmen: „In Deutschland sitzen sehr gute Gießereianlagenbauer, ausgezeichnete Modellbauer sowie die dominierenden Hilfsstofflieferanten, etwa für Harz, Härter, Schlichte, Kohlenstaub und Bentonit." Kein Wunder also, dass Gienanth allein im vergangenen Jahr rund 130 Mitarbeiter eingestellt hat. Produziert wird auf dem Gelände seit über 270 Jahren, mit inzwischen über 600 Beschäftigten. Hauptprodukte sind heute Großdieselmotoren für stationäre Notstromaggregate oder Schiffsdiesel sowie Kupplungsdruckplatten, Massenschwungräder und Teile für Schwingungsdämpfer für die Automobilindustrie. Beide Segmente boomen derzeit.
Erst vor wenigen Wochen, Ende März, wurde unter Anwesenheit des rheinland-pfälzischen Wirtschaftsministers die nächste Halle eröffnet. Dabei ging es überhaupt nicht um einen Wahlkampfauftritt, was man schnell vermuten könnte; vielmehr hat die Politik nach Aussage Veits durch Zuschüsse sowie eine äußerst schnelle Bearbeitung der Bauanträge das Wachstum tatkräftig unterstützt. Allein 17 Millionen Euro investierte das Unternehmen allein im Verlauf der letzten zwölf Monate.
Ein Teil davon ging in den Ausbau des Druckluftnetzes. Komprimierte Luft ist neben dem elektrischen Strom, mit dem hier Schrott zu flüssigem Eisen geschmolzen wird, die wichtigste Energie. Drei Kompressor-Stationen von Atlas Copco stehen auf dem Gelände, die Rohrinstallationen hat niemand nachgemessen, sind aber einige Kilometer lang. Mit Luft werden hier Sande und Stäube durch Hallen und über das langgestreckte Außengelände gefördert, wird Sand in Formmaschinen eingeschossen, werden Kerne gefertigt, das Impfmittel in die Formen eingeblasen und Arbeitsplatz-Absaugungen betrieben. Mit Druckluftwerkzeugen putzen Werker die gegossenen Teile: Mit Hämmern schlagen sie das Gröbste ab, mit Winkelschleifern werden Grate entfernt, mit speziellen Stabschleifern die Innenräume beispielsweise der Motorblöcke poliert. Hinzu kommen im ganzen Werk einige pneumatische Komponenten in automatisierten Anlagen. So werden die Zylinder an den Formen pneumatisch geöffnet und geschlossen, und einige Robotergreifer langen mit Druckluft zu, um die Kerne aufzunehmen und abzulegen.
An jeder der Druckluftstationen arbeiten zwei ölgeschmierte Kompressoren von Atlas Copco, eine erhält in diesem Sommer einen dritten. Diese Station ist mit einem Verdichter des Typs GA 250 und einem GA 315 VSD mit Drehzahlregelung ausgestattet (VSD steht für „Variable Speed Drive"). „Bei der Anschaffung dieses Kompressors, die rund 20 Monate zurückliegt, war die Energieeinsparung einer der wichtigsten Gründe", erklärt Gerhard Philippi, Leiter der Instandhaltung. Denn weil der einstufige Schraubenkompressor von einem Elektromotor mit variabler Drehzahl direkt angetrieben wird, der die Motordrehzahl ständig an den Luftnetzdruck und damit den Bedarf der Verbraucher an den Zapfstellen anpasst, sinkt der Energieverbrauch deutlich. „Unseren ursprünglichen Berechnungen zufolge, rechnet sich die Investition in den Verdichter allein durch die niedrigeren Stromkosten innerhalb von vier Jahren", sagt Philippi. Jetzt, nach nicht mal zwei Jahren Betrieb, ist er sich sicher, dass diese Zeitspanne sogar eher unterschritten wird.
Geschäftsführer Veit unterstreicht: „Ich würde schon allein deshalb heute keine Station mehr in Betrieb nehmen, in der nicht mindestens ein drehzahlgeregelter Kompressor arbeitet!" Für ihn ist eine gut abgestufte Drucklufterzeugung aus zwei Verdichtern je Station, von denen mindestens einer bedarfsabhängig Druckluft produziert, energetisch und von den Investitionskosten her die beste Lösung.
Nach Erkenntnissen des Herstellers Atlas Copco können drehzahlgeregelte VSD-Kompressoren die Energiekosten im Vergleich mit konventionellen Anlagen um bis zu 35 Prozent senken. Angesichts weltweit steigender Energiepreise rechnen sich die grundsätzlich etwas höheren Investitionskosten für solche Geräte sehr bald. Denn die Energiekosten fallen bei der Betrachtung der Gesamtkosten über die Lebensdauer der Anlage viel stärker ins Gewicht als die Anschaffungskosten.
Vor allem, wenn die Druckluftstationen über den Tag hinweg einen stark schwankenden Bedarf decken müssen, sind drehzahlgeregelte Antriebe von Vorteil. Bei Gienanth sind die pneumatischen Fördersysteme in allen Bereichen die größten Druckluftverbraucher. Gefördert wird aber stoßweise, beispielsweise Sand aus den Silos an die Arbeitsplätze oder zurück, ebenso Staub aus vielen Absaugungen in eine zentrale Siloanlage, wo dieser bis zur Abholung zwischengelagert wird. Auch werden die Druckluft-Werkzeuge diskontinuierlich betrieben, nämlich immer genau dann, wenn ein gegossenes Teil geputzt werden muss. Konventionelle Regelsysteme können derartige Schwankungen nicht in ausreichendem Maße bewältigen – oder stellen tendenziell immer zu viel Luft zur Verfügung, um „auf der sicheren Seite" zu sein. Doch das kostet.
Der VSD-Kompressor kennt dieses Problem nicht. „Seine Steuerung misst permanent den Systemdruck und vergleicht ihn mit dem Sollwert", erklärt Philippi. Entsprechend dem Bedarf der angeschlossenen Maschinen, Systeme und Pufferspeicher werde die Drehzahl erhöht oder gesenkt. Auf diese Weise vermeidet ein VSD-Kompressor einen zu hohen Energieverbrauch, denn er komprimiert immer genau in dem Maß, wie die Verbraucher im Netz Druckluft nachfragen. Diese können so stets mit einem konstanten Versorgungsdruck rechnen. 
Der Lüfter im Luftkühler des GA 315 VSD ist ebenfalls drehzahlgeregelt. Er ist an den Frequenzwandler des Hauptantriebs angeschlossen, was zu zusätzlicher Energieeinsparung führt und für ein effizientes Kühlsystem sorgt. Die Standzeit von Öl, Ölfilter und Dichtungen wird so erhöht. Für leichteren Zugang bei Reinigungsarbeiten an den Kühlern ist der Kühllüfter mit Scharnieren versehen.
Die übrigen Atlas-Copco-Kompressoren tun bei Gienanth in rauer Umgebung seit Jahren ihren Dienst. „Die Wartungsintervalle sind zwar nicht zu groß bemessen, aber ausreichend", weiß Chef-Instandhalter Philippi. „Wenn wir die Filter rausnehmen, weil es die Intervalle vorsehen, ist es meistens wirklich an der Zeit." Mit einem Team von 62 Instandhaltern sieht er sieben Tage die Woche auf dem Werksgelände nach dem Rechten, auch wenn nur fünfeinhalb Tage produziert wird. Aber gerade an den Wochenenden hat die Mannschaft reichlich zu tun, um alle Maschinen „zustandsorientiert", wie er sagt, zu warten oder instand zu setzen. Dazu gehören beispielsweise regelmäßige Ölwechsel an den Kompressoren, von denen wiederum die Lebensdauer der Druckstufen abhängt. „Die ist in der Regel um einiges länger, als wir es beim Kauf festschreiben", hat Philippi festgestellt. Das spricht sicher auch für die gute Arbeit des Teams.
Der GA 315 VSD liefert übrigens qualitativ hochwertige Druckluft mit einem dreistufigen Luft-Öl-Abscheidesystem. Dadurch wird ein niedriger Ölgehalt in der Druckluft von weniger als 3 mg/m³ erreicht. Durch die an Scharnieren montierte Behälterabdeckung können Gerhard Philippi und seine Kollegen das Abscheiderelement ohne viel Aufwand wechseln.