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Drucklufterzeugung: Energie sparen mit Kältetrockner

2009-07-14

Augen auf bei Nebenaggregaten

Wer die Energiekosten seiner Druckluftversorgung reduzieren will, sollte neben den Kompressoren auch einen Blick auf die Trockner werfen. Der Einsatz drehzahlgeregelter Kältekompressoren, eine an die Umgebungs­temperatur angepasste Steuerung des Drucktaupunktes sowie ein möglichst niedriger Druckverlust bei der Kondensatabscheidung sind einige der Stellschrauben, die sich anbieten.

FD 4000 VSD ghost

Ein Kältetrockner der FD-Baureihe mit Drehzahlregelung (VSD, Variable Speed Drive)


Essen, Juni 2009 – Der Energieverbrauch der Druckluftversorgung lässt sich vor allem über moderne Kompressortechnik wie etwa die Drehzahlregelung (VSD, Variable Speed Drive) beeinflussen. Allerdings sollten auch vermeintlich kleinere Energieverbraucher unter die Lupe genommen werden, zum Beispiel die Kältetrockner. Gerade bei ihnen lässt sich ohne großen Aufwand der Verbrauch um bis zu 35 % senken – und das bei geringen Mehrinvestitionen.
Kältetrockner werden eingesetzt, um das Druckluft-Rohrleitungssystem sowie die Werkzeuge und Verbraucher vor Korrosion zu schützen. Dazu kühlen sie die Druckluft auf ein bestimmtes Temperaturniveau ab. Die in der Luft enthaltene Feuchte kondensiert und wird automatisch durch einen Kondensatableiter abgeführt. Bevor die getrocknete Luft den Kältetrockner verlässt und in das Leitungssystem gelangt, wird sie wieder erwärmt – und hat eine geringe relative Feuchte.
Dreh- und Angelpunkt für den Energieverbrauch von Kältetrocknern ist der benötigte Drucktaupunkt. Nicht immer muss er bei +3 °C gehalten werden – ein Wert, der häufig aus Bequemlichkeit voreingestellt wird. Doch je höher der Drucktaupunkt ist, umso geringer ist der Energiebedarf für die Kältetrocknung – und umso kleiner kann der Trockner ausfallen. Und je kleiner der Trockner sein darf, desto niedriger bleibt die Investitionssumme. Wichtig ist nur, dass Korrosion in den Rohrleitungen und in allen nachfolgenden Werkzeugen vermieden wird – und diese hängt ab von der Umgebungs­temperatur und der relativen Luftfeuchtigkeit. Grundsätzlich gilt: Liegt die Luftfeuchte unter 50 %, ist das Leitungsnetz vor Korrosion geschützt (siehe Grafik/Abbildung 1). Bei einer Umgebungstemperatur von 20 °C genügt schon ein Drucktaupunkt von (maximal) +10 °C, um die relative Feuchte unter 50 % zu halten.
Mit der modernen Steuerungstechnologie der FD-Kältetrockner von Atlas Copco lässt sich der Drucktaupunkt optimal an die Umgebungsbedingungen anpassen. Der Anwender kann dazu auf einen von drei Betriebsmodi der Elektronikon-Steuerung zurückgreifen, die sich zusammen mit der Drehzahlregelung (VSD) beim Trockner anbieten – ohne dass darunter die Betriebssicherheit leidet:
  1. Modus „Niedriger Taupunkt“: Der Sollwert für den Drucktaupunkt beträgt +3 °C, unabhängig von der Umgebungstemperatur.
  2. Modus „Ökonomisch“: Der Sollwert für den Drucktaupunkt bleibt stets um 20 Grad unter der Umgebungstemperatur.

  3. Modus „Maximale Einsparung“: Der Sollwert für den Drucktaupunkt errechnet sich aus der Umgebungstemperatur abzüglich 15 Grad.
Abhängig vom gewählten Modus überwacht die Steuerung dazu den Feuchtegehalt der Druckluft. Nimmt er ab, reduziert sie die Drehzahl des Kältemittelkompressors und somit auch den Energiebedarf. Das Plus für den Anwender: Energie wird nicht länger vergeudet, die laufenden Energiekosten sinken.

Drehzahlregelung macht sich auch bei Trocknern bezahlt

Kältetrockner mit drehzahlgeregelten Kältemittelkompressoren (wie das Modell FD VSD) arbeiten sehr effizient. Denn herkömmliche Druckluft-Kältetrockner sind in den meisten Fällen als Dauerläufer ausgelegt. Sie liefern stets 100 % ihrer Leistung – auch wenn diese gar nicht benötigt wird – und verbrauchen so stets gleichbleibend viel Energie. Kältetrocknern mit drehzahlgeregeltem Kältemittelkompressor dagegen passen die Energieaufnahme genau an den von der Feuchtelast definierten Bedarf an. Alternativ lässt sich der Energieverbrauch mit der Saver-Cycle-Regelung von Atlas Copco auch reduzieren. Hierbei wird der Kältemittelkompressor bei niedrigen Volumenströmen und/oder höheren Umgebungstemperaturen abgeschaltet. Dies ermöglicht eine signifikante Energieeinsparung. Je geringer der Volumenstrom, desto höher kann die Einsparung ausfallen. Die relative Luftfeuchtigkeit der Druckluft am Austritt des Trockners wird zu jedem Zeitpunkt bei unter 50 % gehalten. Damit sind alle Druckluftverbraucher stets vor Korrosion geschützt.

Druckverluste klein halten

Über die Steuerungsmöglichkeiten hinaus beschreibt der Druckverlust des Kältetrockners die Güte des Geräts. Denn Druckluft und Kondensat müssen getrennt werden, möglichst ohne Druck zu verlieren. Schließlich soll ja der Nenndruck erreicht werden. Je größer der Druckverlust ist, desto höher muss der Kompressor zuvor verdichten. Die Ingenieure von Atlas Copco konnten den Druckverlust der FD-Kältetrockner extrem gering halten – was sich für den Anwender direkt auszahlt, da jedes zusätzliche Bar Druckerhöhung eine um rund 7 % höhere Energieaufnahme des/der Kompressoren nach sich zieht.

Das folgende Beispiel verdeutlicht den Einfluss des Druckverlustes. Dazu vergleiche man zwei Kältetrockner jeweils hinter einem 200-kW-Schraubenkompressor, der eine arbeite mit einem Druckverlust von 0,35 bar, der andere mit 0,2 bar. Allein der geringere Druckverlust des zweiten Trockners senkt die Energierechnung innerhalb von fünf Jahren um rund 9000 Euro, wenn man von 8600 Betriebsstunden pro Jahr und Stromkosten von 0,1 Euro/kWh ausgeht.


Torsten Schremmer

Produktmanager Oil-free Air

Atlas Copco Kompressoren und Drucklufttechnik GmbH

Langemarckstraße 35
45141 Essen

Christioph Angenendt

Referent Marketing Kommunikation

Atlas Copco Kompressoren und Drucklufttechnik GmbH

Langemarckstraße 35
45141 Essen